estudos da composição química, comportamento térmico e...
TRANSCRIPT
i
Cláudio Maniglia Ferreira
Cirurgião-Dentista
Estudos da composição química, comportamento térmico e degradação do
polímero guta-percha
Tese apresentada à Faculdade de Odontologia de
Piracicaba, da Universidade Estadual de Campinas, como
parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em
Clínica Odontológica, área de concentração em
Endodontia.
Orientador: Prof. Dr. Francisco José de Souza-Filho
Piracicaba – SP
2007
ii
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DA FACULDADE DE ODONTOLOGIA DE PIRACICABA
Bibliotecário: Marilene Girello – CRB-8a. / 6159
F413e
Ferreira, Cláudio Maniglia. Estudos da composição química, comportamento térmico e degradação do polímero guta-percha. / Cláudio Maniglia Ferreira. -- Piracicaba, SP : [s.n.], 2007. Orientador: Francisco José de Souza Filho. Tese (Doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba. 1. Endodontia. 2. Canal radicular – Tratamento. 3. Análise diferencial em calorimetria. 4. Cromatografia em gel. 5. Espectroscopia de infra-vermelho. I. Souza Filho, Francisco José de. II. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Odontologia de Piracicaba. III. Título.
(mg/fop)
Título em Inglês: Analizys of chemical composition, thermal properties and degradation of gutta-percha polymer Palavras-chave em Inglês (Keywords): 1. Endodontics. 2. Root canal – Treatment. 3. Calorimetry, differential scanning. 4. Chromatography, gel. 5. Infrared spectroscopy. Área de Concentração: Endodontia Titulação: Doutor em Clínica Odontológica Banca Examinadora: Francisco José de Souza Filho, Manoel Damião de Sousa Neto, Eduardo Diogo Gurgel Filho, Alexandre Augusto Zaia, Ivaldo Gomes de Moraes Data da Defesa: 22-05-2007 Programa de Pós-Graduação: Clínica Odontológica
iii
iv
v
DEDICO ESTE TRABALHO
À minha esposa, Juliana, e filho, João Gabriel, pelo carinho, apoio
incondicional, dedicação e paciência, sempre me incentivando no meu
desenvolvimento profissional.
Aos meus pais Benedicto e Clara, que me deram o maior de todos os
ensinamentos: o exemplo de vida. Meu pai, que além de me incentivar e acreditar
em meu potencial, sempre me proporcionou meios para o meu crescimento
profissional e humano. E minha mãe, com seu amor incondicional e preciosa
confiança, impulsionou-me ao longo de toda minha vida.
vi
vii
AGRADECIMENTOS ESPECIAIS
À minha irmã Denise, meu cunhado Marcelo e sobrinhas Juliana e
Isabela, pelo apoio constante e pelo lar repleto de paz e harmonia que me
acolheram tantas vezes. Faltam-me palavras de agradecimento.
Meu muito obrigado.
Aos meus sogros Luiz Gabriel e Julia, pelas palavras de incentivo e
confiança. Pessoas que sempre tiveram muito presentes em minha vida. Sempre
os tive com muito amor.
Aos meus irmãos, Sângia e Sérgio, e cunhados, Evaldo e Marly, com
muito carinho.
viii
ix
AGRADECIMENTOS ESPECIAIS
Ao meu orientador Prof. Dr. Francisco José de Souza Filho, responsável
pela área de Endodontia da Faculdade de Odontologia de Piracicaba (FOP-
UNICAMP), pela total confiança e orientação na elaboração e execução deste
trabalho. Sou eternamente grato pela oportunidade, e o considero não apenas
como um orientador, mas como um grande amigo e mestre. Obrigado pelos
ensinamentos, que favoreceram muito meu amadurecimento profissional e
pessoal. Muito obrigado.
Meu respeito e gratidão.
x
xi
AGRADECIMENTO ESPECIAL AO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA E
INORGÂNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ (LABORATÓRIO DE
POLÍMEROS DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA INORGÂNICA)
Ao doutorando João Batista Araújo Silva Junior, sem o qual este trabalho
não seria possível ter sido executado na íntegra, pois o apoio nos experimentos
químicos foi essencial. Sempre pronto a ajudar e se mostrando totalmente à
disposição para executarmos procedimentos químicos e transmitir conhecimentos.
Hoje o tenho como um irmão.
Muito obrigado.
À Profa. Dra. Judith Pessoa de Andade Feitosa, pela orientação precisa e
segura na elaboração deste trabalho, transmitindo sempre tanta confiança e
solidez de conhecimentos. Muito obrigado por me acolher e se mostrar sempre tão
disponível e atenciosa com nossos estudos.
À Profa. Dra. Regina Célia Monteiro de Paula, pelas orientações e
conhecimentos transmitidos sempre que solicitada. Muito obrigado pelo carinho,
disponibilidade e confiança.
xii
xiii
AGRADECIMENTOS
A Deus, pelos objetivos alcançados, sempre com serenidade e paz.
À Faculdade de Odontologia de Piracicaba da Universidade de Campinas,
na pessoa de seu diretor Prof. Dr. Francisco Haiter Neto.
Ao Prof. Dr. Mario Alexandre Coelho Sinhoreti, coordenador geral do
programa de pós-graduação da Faculdade de Odontologia de Piracicaba da
Universidade de Campinas.
À Profa. Dra. Renata Cunha Matheus Rodrigues Garcia, coordenadora
do programa de pós-graduação em Clínica Odontológica da Faculdade de
Odontologia de Piracicaba da Universidade de Campinas.
Aos Profs. Drs. Alexandre Augusto Zaia, Brenda Paula Figueiredo de
Almeida Gomes, Caio Cezar Randi Ferraz, Francisco José de Souza Filho e
José Flávio Affonso de Almeida,, membros da equipe da disciplina de
Endodontia da FOP-UNICAMP, pela amizade, prestatividade e, acima de tudo,
pelos ensinamentos, os quais foram fundamentais para minha formação científica,
clínica e didática.
Muito obrigado.
xiv
Aos membros da banca de qualificação Profa. Dra. Brenda Paula
Figueiredo de Almeida Gomes, Prof. Dr. José Flávio Affonso de Almeida e
Prof. Dr. Luiz Valdrighi por compartilhar seus conhecimentos.
Aos colegas do curso de doutorado Adriana de Jesus Soares, José
Flávio Affonso de Almeida, Juliana Nascimento Santos, Luciano Tavares
Ângelo Cintra, Neylla Teixeira Sena, Thais Accorsi Mendonça e Vanessa
Bellocchio Berber, que apesar de terem sido poucos momentos de convívio,
foram marcantes e de compartilhamento de amizade.
Aos funcionários da Disciplina de Endodontia, Adailton dos Santos Lima e
Rubens Marques Payão, pelo carinho e prestatividade em nosso convívio, apesar
de terem sido poucos momentos.
À Universidade de Fortaleza, na pessoa do Coordenador do Curso de
Odontologia Prof. Luiz Roberto Augusto Noro, pelo apoio constante e liberações
de minhas atribuições em períodos solicitados. Sem este apoio não seria possível
alcançar este objetivo.
Ao grande amigo Prof. Guilherme Bönecker Valverde, pela amizade
sincera, grande ajuda nos momentos de discussão científica e revisões da língua
xv
inlesa, além de apoio incondicional durante os afastamento de minhas atividades
na Universidade de Fortaleza.
Ao amigo Prof. Dr. Eduardo Diogo Gurgel Filho, pessoa que me recebeu
como um de braços abertos em Fortaleza, que sempre buscou o engrandecimento
profissional e científico. Iniciamos juntos esta trajetória, sendo que neste momento
encerro a minha, quatro anos após sua defesa de doutorado. Este ciclo, que se
iniciou em 2001, fecha-se neste momento, mas outros virão e trarão novos frutos.
Muito obrigado.
A todos que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho.
xvi
xvii
RESUMO
Este estudo teve como objetivo analisar o material obturador guta-percha
(polímero trans 1,4- poliisopreno), através de: i) composição química e
comportamento térmico de cinco marcas de cones de guta-percha nacionais; ii)
degradação da guta-percha após uso de diferentes técnicas de obturação que
utilizam o calor para sua plastificação e após diferentes períodos de tratamento.
No estudo químico foram feitas a separação e a quantificação dos componentes
orgânicos e inorgânicos pela dissolução em clorofórmio, associada às análises por
Difração de raios-X, Microanálise Elementar e Microanálise de Raios-X por
Espectrometria de Energia Dispersiva. Os comportamentos térmicos foram
estudados por meio de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Análise
Termogravimétrica (TGA), os quais forneceram os efeitos do aquecimento sobre a
guta-percha, bem como a ocorrência de picos endotérmicos, os quais
correspondem às transformações cristalinas da polímero guta-percha, o que é
traduzido em transições de fases (fase β para α e fase α para amorfa). A
degradação da guta-percha foi analisada através de Cromatografia de Permeação
em Gel (GPC) e Espectroscopia em Infra-Vermelho (FT-IR), utilizando-se
materiais obturadores colhidos de canais obturados após diferentes períodos
(entre 2 e 30 anos) de tempo, e após uso de diferentes técnicas termoplastificadas
de obturação do sistema de canais radiculares. Com base nos protocolos
experimentais estudados, pode-se concluir que: i) foram quantificados os
componentes químicos (guta-percha, ceras, resinas, óxido de zinco e sulfato de
bário) de todas as marcas estudadas, sendo que foram notadas oscilações entre
as porcentagens dos componentes de acordo com as marcas estudadas; ii) a
maioria dos produtos analisados demonstrou comportamento típico de guta-
percha em fase β, apresentando dois picos endotérmicos, com exceção dos cones
Dentsply 0.04 e 0.06, que demonstraram comportamento térmico de polímero tipo
cis; iii) as técnicas da termocompactação (10 segundos) e a compressão vertical
causaram degradações na guta-percha, gerando perda de massa molar; iv)
xviii
aquecimentos excessivos do polímero guta-percha causam sua degradação,
gerando a formação de produtos voláteis e perda de massa molar; v) A guta-
percha (trans 1,4-poliisopreno) degrada-se lentamente no interior do canal
radicular, sendo notada após 15 anos, porém este processo pode ser influenciado
por fatores externos como a infecção endodôntica.
xix
ABSTRACT
The main purpose of this study was to analyze the filling material gutta-percha on
the following standards: i) chemical composition and thermal behaviour of five
brands of brazilian cones; ii) trans 1,4 polyisoprene polymer degradation after the
use of different heating obturation techniques and after different periods of
treatment. In the chemical analyzes separation and quantification of organic
compounds were made through chloroform dissolution associated with XR
diffraction analyzes, elemental microanalyses and X-ray microanalyses by
Spectrometry of dispersive energy. Differential Scanning Calorimetry (DSC) and
Thermogravimetry Analysis (TGA) were used to study the thermal behavior of
gutta-percha cones, determining the temperature at which endothermic peaks
occur, causing a transformation from the β- to the α-form, and from the α- to
amorphous phase. Polymer degradation was analyzed through chromatography of
gel permeation (GPC) and infrared spectroscopy (FT-IR) using filling materials
collected from root canals obturated after different periods of time (between 2 and
30 years) and after the use of different thermoplastic obturation techniques of root
canal systems. Based on the studied experimental protocols, it can be concluded
that: i) the quantification of chemical compounds (gutta-percha, wax, resin, zinc
oxide and barium sulphate) showed variations in the percentages of compounds
according to the studied brands; ii) most of the analyzed products showed
characteristic behavior of phase β in gutta-percha with two endothermic peaks,
except for Dentsply cones 0.04 and 0.06 which demonstrated thermo behavior of
polymer cis type; iii) thermomechanical compaction and vertical compression
techniques promoted gutta-percha degradation causing loss of molar mass; iv)
excessive polymer heating causes its degradation, forming volatile products and
loss of molar mass, damaging its dimensional stability properties; v) trans 1,4
polyisoprene degrades itself slowly in the root canal which can be clearly seen
after a period of 15 years and it can be influenced by external factors such as
endodontic infection.
xx
xxi
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ------------------------------------------------------------------------------------1
2. PROPOSIÇÃO ---------------------------------------------------------------------------------- 15
3. CAPÍTULOS ------------------------------------------------------------------------------------- 17
3.1. CAPÍTULO 1: Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition
and X-ray diffraction analysis ------------------------------------------ 17
3.2. CAPÍTULO 2: Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties -------------- 31
3.3. CAPÍTULO 3: A preliminary analyzes of gutta-percha degradation after
root-canal obturation with thermoplasticized techniques ------------- 45
3.4. CAPÍTULO 4: Degradation of trans-polyisoprene overtime following the
analysis of root fillings removed during conventional
retreatment ------------------------------------------------------------- 61
4. CONCLUSÃO ----------------------------------------------------------------------------------- 77
5. REFERÊNCIAS--------------------------------------------------------------------------------- 79
APÊNDICES ---------------------------------------------------------------------------------------- 87
Apêndice 1 – Material e Métodos – Composição Química --------------------- 87
Apêndice 2 – Resultados – Composição Química ------------------------------- 95
Apêndice 3 – Material e Métodos – Comportamento Térmico--------------- 101
Apêndice 4 – Resultados – Comportamento Térmico ------------------------- 109
Apêndice 5 – Material e Métodos – Degradação da Guta-Percha --------- 113
Apêndice 6 – Resultados – Degradação Técnicas de Obturação ---------- 121
Apêndice 7 – Resultados – Degradação Tempo-------------------------------- 125
ANEXOS------------------------------------------------------------------------------------------- 129
COMITÊ DE ÉTICA -------------------------------------------------------------------- 129
CARTA DE DOAÇÃO DE DENTES------------------------------------------------ 131
DECLARAÇÃO (Tese em formato alternativo) ---------------------------------- 132
Introdução
1
1. INTRODUÇÃO
O tratamento endodôntico deve proporcionar uma completa obliteração
de todo o sistema de canais radiculares. O estabelecimento de um adequado
selamento endodôntico objetiva impedir que os microrganismos e/ou endotoxinas
atinjam os tecidos apicais e periapicais, o que constitui um dos principais fatores
para o sucesso dessa terapêutica (Hauman & Love, 2003).
A evolução dos conceitos e a prática de novos métodos e técnicas
aliadas ao surgimento de materiais com excelentes propriedades físicas e
biológicas, também têm sido fatores fundamentais para a obtenção de elevados
índices de sucesso, reduzindo significativamente a indicação de recursos
cirúrgicos complementares (Bernabé, 1994).
A terapia endodôntica envolve o tratamento de dentes com polpas vitais
e necrosadas, sendo que o sucesso destes tratamentos depende de vários fatores
interdependentes, como limpeza e modelagem, patência foraminal, anti-sepsia e
obturação tridimensional do sistema de canais radiculares (Peters, 2004). A
interdependência destes fatores é melhor entendida quando se nota que a
obturação tridimensional só é passível de ser executada se os procedimentos de
limpeza e modelagem determinarem uma cavidade pulpar com canais cônicos
afunilados, apresentando paredes lisas e regulares, livres de lama dentinária, e
com os forames desbridados (Schilder, 1974; Basmadjian-Charles et al., 2002;
Peters, 2004).
Todos estes fatores convergem para um ponto crucial, que é a
contaminação do sistema de canais radiculares, que deve ser impedida nos casos
de biopulpectomia, e eliminada nos casos de necrose pulpar (Vianna et al., 2006).
Isto se faz verdade uma vez que a infecção bacteriana e seus subprodutos
(Sundqvist, 1992; Gomes et al., 1994; Rosa et al., 2002), conjuntamente com os
tecidos pulpares remanescentes em decomposição, são as principais causas da
instalação e manutenção de doenças de origem endodôntica e periapical
(Kakehashi et al., 1965; Morse, 1991; Peters et al., 1995; Sjögren et al., 1997;
Takahashi, 1998; Pinheiro et al., 2003).
Introdução
2
Falhas na prevenção ou eliminação desses agentes etiológicos são as
principais causas dos insucessos dos tratamentos e retratamentos endodônticos
(Ray & Trope, 1995; Tronstad et al., 2000; Zaia et al., 2002).
Desta forma, a fase final do tratamento endodôntico, após os
procedimentos de limpeza e modelagem, consiste em obturar todo o sistema de
canais radiculares de modo completo e compacto, com agentes não irritantes e
capazes de assegurar um selamento completo (Rosa et al., 2002), permitindo
desta forma, que o organismo possa promover o reparo dos tecidos periapicais
que sofreram alterações devido à instalação do processo patológico local (Ribeiro,
1997; Ferreira et al., 2002).
A proposta de obturação do espaço do canal radicular limpo e modelado
é fundamentado em conhecimentos contemporâneos como: i) eliminar vias de
infiltração coronária oriundas da cavidade bucal ou da região periapical para o
interior do sistema de canais radiculares; ii) eliminar os espaços vazios, impedindo
a manutenção e/ou proliferação de bactérias remanescentes no interior do sistema
de canais radiculares e túbulos dentinários; iii) aprisionar toxinas e/ou nutrientes
remanescentes de tecidos necrosados existentes na cavidade pulpar, para que
estes não possam atingir a região periapical e causar irritação nesta região (Peters
et al., 1995; Alves et al., 1998; Gutmann & Witherspoon, 2002; Vivacqua-Gomes et
al., 2005), pois agentes infecciosos, como Enterococus faecalis, mantêm-se
viáveis mesmo após procedimentos de limpeza, modelagem e uso de medicação
intracanal (Vivacqua-Gomes et al., 2005) e até mesmo após 12 meses de privação
total de nutrientes (Sedgley et al., 2006).
Assim sendo, o sucesso do tratamento endodôntico é determinado por
vários fatores, sendo que um destes consiste numa correta obturação, a qual deve
ocupar todo o sistema de canais radiculares, selando de forma perfeita o forame
apical e os canais adicionais, com um material inerte, dimensionalmente estável e
biologicamente compatível (De Deus et al., 2002).
Procedimentos de patência foraminal e escoamento de cimento via
apical, inseridos na terapia endodôntica por Schilder (Schilder, 1967, 1974),
Introdução
3
devem ser executados conscientemente durante o tratamento endodôntico,
principalmente em casos de dentes que apresentam contaminação intracanal.
Esses procedimentos permitirão uma melhor anti-sepsia e vedamento de toda a
extensão da cavidade pulpar (Schilder, 1967, 1974), gerando aumento do índice
de sucesso (Sjögren et al., 1997; Peters, 2004).
A complexidade do sistema de canais radiculares, com infinitas
variações e ramificações do canal principal, é notada ao se verificar que são
encontradas lesões endodônticas que se localizam envolvendo o ápice (Peters
2004), a região para-apical e lateral em relação à raiz (Weine, 1984). De Deus
(1975) demonstrou a presença de canais laterais em 27% de 1140 dentes
examinados. Muitos destes canais laterais, por apresentarem diâmetros diminutos,
são obliterados durante os procedimentos de limpeza e modelagem do canal
radicular e impossibilitando de serem selados adequadamente posteriormente.
Isto se deve à terapia com pasta de hidróxido de cálcio previamente à obturação
definitiva (Goldberg et al., 2002), ou devido ao acúmulo de lama dentinária na
superfície do canal dentinário (Ferraz et al., 2001). Este fato justifica o uso de
quelantes específicos para o cálcio (EDTA), promovendo desta forma a remoção
da lama dentinária, expondo túbulos dentinários e entradas de canais laterais ao
material obturador (Çalt & Serper, 1999; De Deus et al., 2002).
Alguns estudos têm demonstrado falhas no tratamento endodôntico
devido à complexidade do sistema de canais radiculares e presença de canais
laterais (Goldberg et al., 2002), e relacionam o sucesso e insucesso à obturação,
ou não, respectivamente, destes canais (Nichols, 1963). Cerca de 60% dos
fracassos endodônticos são causados, aparentemente, pela obturação incompleta
da cavidade pulpar (Gutmann & Witherspoon, 2002), o que é diretamente
influenciado pela escolha da técnica de obturação (a frio ou termoplastificada)
(Schilder, 1967; Molven et al., 2002), pelo tipo de cimento, e sua manipulação
(Dow & Ingle, 1955; Pécora et al., 2002), além do uso de substâncias quelantes ao
final dos procedimentos de limpeza e modelagem (Guerisoli et al., 2002;
Torabinejad et al., 2002).
Introdução
4
A obturação hermética é necessária para prevenir a saída de irritantes
pelo forame apical ou canais laterais, prevenindo-se a quebra da integridade do
ligamento periodontal (Lifshitz et al., 1983). Caso não se consiga uma obturação
bem condensada e adaptada, o prognóstico pode se tornar desfavorável, por
melhores que tenham sido as outras fases da terapia endodôntica (Basmadjian-
Charles et al., 2002).
Outro fator a ser considerado é a longevidade deste tratamento, que
depende da estabilidade dimensional do material obturador por muitos anos. Com
a degradação química (oxidação e perda de massa molar) deste material
obturador, a estabilidade dimensional será comprometida e poderá ocorrer a perda
do selamento apical, possibilitando a reinfecção local, gerando a necessidade do
retratamento endodôntico. Este comprometimento apical poderá ocorrer associado
ou não a quadro sintomático (Maniglia-Ferreira et al., 2007).
Não há na literatura estudos in vivo que indiquem esta degradação do
material obturador com o tempo, o que torna impossível ter parâmetros de
longevidade do tratamento endodôntico. Ou seja, após quanto tempo devo fazer
uma “revisão” dos tratamentos endodônticos para saber se existe alterações
periapicais crônicas assintomáticas?
Além do tempo de tratamento (envelhecimento do material), outros
fatores a serem considerados são: o armazenamento, diretamente influenciado
pela luz, umidade e temperatura (Alam et al., 2000), e a técnica de obturação
utilizada, uma vez que as técnicas termoplastificadas utilizam calor, que pode ser
excessivo, causando uma degradação precoce da guta-percha (Ivan et al., 2003).
A técnica da condensação lateral a frio é, talvez, a mais usada na
prática endodôntica, e que apresenta o menor grau de dificuldade (De Deus,
1992). No entanto, sua capacidade de ocupar os diferentes espaços internos do
sistema de canais radiculares tem sido questionada (Gutmann & Witherspoon,
2002).
Em estudos laboratoriais comparativos entre a condensação lateral
(técnica a frio) e técnicas que utilizam guta-percha aquecida (termoplastificadas), a
Introdução
5
técnica da condensação lateral demonstrou os piores resultados (Gençoğlu et al.,
2002; Bowman & Baumgartner, 2002), pois foram notados espaços vazios, cones
de guta-percha retorcidos na massa obturadora, com pouca capacidade de
adaptação às paredes dentinárias (Weller et al., 1997), menor quantidade de guta-
percha (Wu et al., 2002), além de apresentar maior espessura (De Deus et al.,
2003) e pior distribuição do cimento obturador no interior da cavidade pulpar (Wu
et al., 2000). Porém, não há na literatura nenhum trabalho clínico que comprove
que as técnicas a frio proporcionam menor índice de sucesso clínico do que as
técnicas que utilizam guta-percha termoplastificada. Toda a superioridade da
qualidade de obturação utilizando-se guta-percha aquecida pode não ter
relevância clínica. A mesma pode ser restrita apenas ao fato de permitir a
visualização de casos clínicos mais elaborados e dignos de elogios quando
visualizados radiograficamente.
A obturação em três dimensões foi mais bem entendida após o clássico
trabalho de Schilder que, em 1967, demonstrou esta nova maneira de se buscar o
selamento mais hermético, através do aquecimento e condensação da guta-
percha. O autor demonstrou ainda a importância e necessidade de uma boa
limpeza e modelagem, utilizando-se a manobra da patência foraminal, do sistema
de canais radiculares para que fosse possível alcançar uma obturação
tridimensional.
Na descrição do processo, Schilder (1967) relata que a guta-percha ao
ser aquecida pela fonte de calor, (condensador aquecido em lâmpada à álcool),
sofre plastificação entre 3 a 5 mm além do ponto de aquecimento. Após o
aquecimento, deve-se seguir a condensação vertical, dinâmica esta, denominada
de onda de condensação. A dinâmica de aquecimento e condensação deve
terminar a 5 mm do ápice (Schilder, 1967). Só mais recentemente, Goodman et al.
(1981) demonstraram que a guta-percha quando aquecida realmente sofre
plastificação a 5 mm da fonte de calor.
Algumas modificações vêm sendo feitas ao longo do tempo na técnica
de Schilder, como o uso de fontes de calor mais seguras (Touch and Heat e
Introdução
6
System B), em substituição ao aquecimento através de condensadores em
lâmpada à álcool. Essa última, por alcançar temperatura em torno de 321ºC,
inviabiliza o trabalho clínico com a guta-percha que se decompõe à 100ºC
(Marciano & Michailesco, 1989). Além disso, promove o aquecimento excessivo e
indesejável do periodonto (Blum et al., 1997; Lee et al., 1998; Silver et al., 1999;
Ferreira et al., 1999).
Outro importante avanço foi idealizado por Buchanan (1996), utilizando
pontas condensadoras com quatro conicidades diferentes (F, FM, M e ML). Ao
serem acopladas à unidade System B, funcionam como fonte de calor e
condensador, otimizando o tempo para a condensação vertical do terço apical.
Esta técnica, chamada de Onda de Condensação, após se acionar a fonte de
aquecimento das pontas condensadoras, faz-se simultaneamente o derretimento e
condensação vertical em movimento único e contínuo até 4 a 5mm aquém do
comprimento de trabalho. Esta técnica é tida como a evolução da técnica de
Schilder (Schilder, 1967). A qualidade de obturação obtida é muito satisfatória,
conseguindo-se obturar com grande freqüência canais laterais e acessórios.
Outras técnicas termoplastificadas também foram propostas e ganharam
credibilidade frente aos endodontistas em todo o mundo. Dentre as propostas na
literatura, as que mais se difundiram são: Híbrida de Tagger, Thermafil, Obtura e
Microseal (Gutmann & Witherspoon, 2002). De um modo geral, as técnicas que
utilizam aquecimento da guta-percha durante os procedimentos de obturação
promovem melhor adaptação do material obturador às paredes do canal radicular.
Este fato permite alcançar melhores resultados de selamento da cavidade pulpar
(Lea et al., 2005).
Os sistemas Thermafil, Obtura e Microseal são executados após
aquecimento prévio da guta-percha, ou seja, a guta-percha é inserida no interior
do sistema de canais radiculares já aquecida e plastificada. A técnica híbrida de
Tagger (Tagger, 1984), da mesma forma que nas técnicas de Schilder e Onda de
Condensação, o cone de guta-percha é aquecido no interior do canal radicular,
sendo que este calor gerado é transmitido também ao periodonto. Porém, como
Introdução
7
citado anteriormente, estudos têm demonstrado que uso de fontes controladas de
calor não causam prejuízos ao ligamento periodontal (Lee et al., 1998),
diferentemente do uso de condensadores aquecidos em lâmpada à álcool,
gerando danos ao ligamento (Blum et al., 1997; Silver et al., 1999; Ferreira et al.,
1999) e ao material obturador, super-aquecendo a guta-percha (Marciano &
Michailesco, 1989).
A obturação do sistema de canais radiculares usando guta-percha
termoplastificada através de uma seringa de pressão previamente aquecida a
160oC foi introduzida em 1977 (Yee et al., 1977). As técnicas evoluíram e
atualmente o sistema mais avançado é o Obtura II (Obtura Corporation, Penton,
MI, EUA), onde uma fonte segura de calor aquece o bastão de guta-percha, a
qual, após plastificação, é introduzida no interior do canal radicular através de
agulhas delgadas de prata de calibre 20 ou 23, a uma temperatura que oscila
entre 55oC e 60oC.
Em 1978, Johnson apresentou o protótipo do Sistema Thermafil®
(Dentsply-Maillefer, Tulsa, OK, EUA) como uma abordagem inovadora para
obturar sistema de canais radiculares, introduzindo em seu interior limas de aço
inoxidável envolvidas com guta-percha, termoplastificada em lâmpada à álcool, em
conjunto com cimento obturador. A técnica foi refinada e industrializada, sendo
que atualmente o dispositivo central é de material plástico e a fonte de calor para
pré-aquecer a guta-percha é segura e controlada, não causando alterações
inadequadas no polímero guta-percha.
O sistema Microseal® (Analytic Endodontics, Glendora, CA, EUA),
desenvolvido por John McSpadden faz associação de cones de guta-percha
inseridos no interior do canal radicular, os quais são termoplastificados com auxílio
de termocompactadores envoltos por guta-percha aquecida e plastificada
(microflow) em fonte de calor segura (Lopes & Siqueira 2004).
Na área de odontologia o termo guta-percha é freqüentemente
empregado para designar o material que compõe os cones/bastões, denominados
de cones de guta-percha, ou simplesmente de guta-percha. Esse material, cuja
Introdução
8
utilização foi introduzida por Bowman em 1867 (De Deus, 1992), é o material de
escolha nas técnicas de obturação, independentemente se a técnica for a frio ou
termoplastificada (Hauman & Love, 2003).
A guta-percha, na realidade, é apenas um dos componentes destes
cones/bastões. Os outros componentes são: ZnO (óxido de zinco), sulfatos
metálicos (BaSO4) e ceras/resinas (Maniglia-Ferreira et al. 2005). Apesar da
grande variação na sua formulação, algumas generalizações podem ser
registradas. A primeira é que os componentes principais são os inorgânicos
(óxidos e sulfatos), contribuindo, em média, com 77% em massa. A segunda
refere-se à contribuição da borracha guta-percha que, em geral, é de 20%. O
restante é completado com componentes minoritários, que completam os
componentes orgânicos, ceras/resinas (Friedman et al., 1977; Marciano &
Michailesco, 1989; Gurgel-Filho et al., 2003; Maniglia-Ferreira et al. 2005).
Estudos associados aos cones de guta-percha já evidenciaram que
estes apresentam pequena atividade antimicrobiana em função da presença do
óxido de zinco em sua composição (Moorer & Genet, 1982a; Moorer & Genet,
1982b), além de apresentarem baixa toxicidade (Wolfson & Seltzer, 1975) e não
interferirem em processos de reparos periapicais quando entram em contato com
o tecido periodontal (Craig et al., 1997; Sjögren et al., 1998).
Quimicamente a guta-percha é um polímero orgânico natural, que pode
ser obtido pela coagulação de látex de árvores de Sapotáceas do gênero
Palaquim, existentes principalmente no arquipélago Malaio. Ele é derivado do
monômero isopreno, polimerizado na posição 1,4. A guta-percha e a borracha
natural apresentam a mesma unidade constitucional de repetição, mas diferem na
posição dos grupamentos CH2, o que as torna isômeros. Na borracha natural, poli
(1,4 cis-isopreno), os grupamentos CH2, através dos quais a cadeia polimérica é
construída, estão localizados no mesmo lado em relação à dupla ligação. Na guta-
percha, poli (1,4 trans-isopreno), os grupamentos CH2 estão localizados em
posição transversal. O isômero trans é mais linear e cristaliza mais facilmente,
Introdução
9
consequentemente, a guta-percha é mais dura, mais quebradiça e menos elástica
do que a borracha natural (isômero cis) (Nguyen, 1997).
O isômero trans pode se manifestar em duas fases cristalinas, alfa e
beta, que diferem somente na configuração em relação à ligação simples CH2-
CH2, tendo como diferença entre elas a temperatura em que o polímero se
encontra. Na natureza, in situ, é mais encontrada na fase alfa, devido a não se
encontrar misturada a outros componentes e esta forma ser mais estável. A outra
fase chama-se beta, na qual o polímero se estabiliza após sua manipulação com
componentes inorgânicos. Além destas fases cristalinas, existe a fase amorfa,
onde não existe ordenamento das cadeias do polímero (Schilder et al., 1974a). A
causa da transição do polímero para cada fase é a temperatura, gerando
alterações estruturais na cadeia de carbonos, podendo estas alterações serem
reversíveis ou não. Na figura 1 estão esquematizadas as fórmulas químicas das
fases alfa e beta do polímero guta-percha (trans 1,4- polisopreno).
Figura 1- Unidade estrutural do polímero (isopreno) e fases alfa (α) e beta (β) do polímero guta-
percha (trans- 1,4 polisopreno).
CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2CH2
CH2CH2
H
Isopreno CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2CH2
CH2CH2
H
CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2CH2
CH2CH2
H
CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2CH2
CH2CH2
H
CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2CH2
CH2CH2
H
Fase α
CH3
C C
CH2
CH2
HCH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2
CH2
H CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2CH2
CH2CH2
HCH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2CH2
CH2CH2
H
CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2CH2
CH2CH2
H CH3
C C
CH2
CH2
H
CH3
C C
CH2CH2
CH2CH2
H
Fase β
Introdução
10
Na fase alfa, possui boa adesividade e baixa viscosidade, sendo que na
fase beta apresenta-se rígida e nenhuma propriedade adesiva (Canalda-Sahli et
al., 1997; Schilder et al., 1974a).
Os cones de guta-percha, após serem manipulados com componentes
orgânicos e inorgânicos, encontram-se na fase beta (Schilder et al., 1974a). Estes
cones, juntamente com o cimento endodôntico, são empregados no
preenchimento de todo o sistema de canais radiculares (Schilder et al., 1974a; De
Deus et al., 2002). Com o tempo, estes cones vão se tornando ressecados,
sofrendo alterações em suas propriedades químicas e físicas, e tornando-se mais
quebradiços (Oliet & Sorin, 1977).
As temperaturas de transição de fase dependem muito da proporção
entre material amorfo e cristalino, da pureza, massa molar do polímero, entre
outros fatores (Schilder et al., 1974a; Goodman et al., 1974; Schilder et al.,
1974b).
O polímero puro na fase mais estável, a alfa, transforma-se em material
amorfo e fundido quando aquecido à temperatura superior a 65°C. Se o material
fundido é resfriado muito lentamente (velocidade menor que 0,5 °C por hora)
retorna a fase alfa. Se resfriado de forma rotineira passa a fase beta (Gutmann &
Witherspoon, 2002).
Quando formulado com os outros componentes (ZnO, BaSO4 e graxa)
para a fabricação do cone, observa-se variação nas suas temperaturas de
transição, em razão das diferenças entre marcas comerciais (composições
distintas). Nos cones, em geral com a guta-percha predominantemente na fase
beta, a transformação para a fase alfa ocorre em temperaturas que variam de 42º
a 49º C. Estes cones, com a guta na fase alfa, transformam-se em material amorfo
quando submetidos à temperaturas mais elevadas (53º a 64 ºC) (Goodman et al.,
1974; Reader et al., 1993). É notado que quando o polímero atinge a fase amorfa,
mesmo sendo resfriado lentamente (0,5oC/hora), o polímero perde sua
característica trans, que é de apresentar duas fases cristalinas (beta e alfa).
Introdução
11
Provavelmente a alteração estrutural o transforme em polímero cis (Combe &
Cohen, 2001).
As transformações de fase do polímero guta-percha e dos cones com a
temperatura estão sintetizadas no esquema abaixo:
As principais aplicações da guta-percha decorrem de suas propriedades
isolantes, impermeabilizantes e termoplásticas. A sua importância na endodontia
depende muito de suas características físicas, particularmente a termoplasticidade
(Weller et al., 1997), que permite melhor adaptação do material obturador às
paredes dos canais radiculares, quando se faz uso de técnicas de obturação que
empregam a guta-percha aquecida (Gurgel-Filho et al., 2006).
Justificadamente há uma busca constante de técnicas que sejam
seguras, previsíveis, eficazes, reversíveis e tridimensionais. Sabe-se que não
existe uma técnica que contemple todos esses objetivos, porém algumas que
utilizam a guta-percha aquecida são as mais eficazes em relação ao selamento
apical e a capacidade de obturar em três dimensões (Marlin & Schilder, 1973; Oliet
& Sorin, 1977; Moreno, 1977; Buchanan, 1996; Gurgel-Filho et al. 2006, Maniglia-
Ferreira et al. 2007).
• Forma cristalina α ⎯⎯⎯⎯⎯→ Material amorfo fundido T ≥ 65°C
• Material amorfo fundido ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Forma cristalina α Resfriamento lento
• Material amorfo fundido ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Forma cristalina β Resfriamento normal
• Forma cristalina β nos cones ⎯⎯⎯⎯→ Forma cristalina α nos cones T = 42 a 49°C
• Forma cristalina α nos cones ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Material amorfo fundido T = 53 a 59°C
Transformações térmicas da guta-percha (Schilder et al., 1974a; Combe et al., 2001).
Introdução
12
A eficiência da obturação tridimensional utilizando-se guta-percha
aquecida depende de vários fatores, dentre os quais: i) qualidade do cone/bastão;
ii) tipo da fonte de aquecimento; iii) temperatura de aquecimento; iv) tempo de
aquecimento; v) profundidade da fonte de calor no interior do canal radicular; vi)
propriedades do cimento endodôntico utilizado.
Apesar da importância dos outros fatores, um enfoque particular será
dado à qualidade do cone/bastão, objeto do presente estudo. O que pôde ser
extraído da literatura, tanto da área de Odontologia, quanto da de Química de
polímeros, é que a qualidade do cone pode depender de fatores como: i)
composição química do cone/bastão (Gurgel-Filho et al., 2003); ii) tempo de
fabricação do cone/bastão (Zuolo & Imura, 1998); iii) uniformidade da mistura dos
componentes do cone/bastão; iv) teor do polímero guta-percha contido no
cone/bastão (Goodman et al., 1974); v) massa molar do polímero (Goodman et al.,
1974); vi) distribuição da massa molar (homogeneidade dos componentes ao
longo de todo o cone). Não existem padrões de direcionamento e padronização
das qualidades para a confecção industrial destes cones.
A composição química do cone/bastão, além de não ser especificada
pelos fabricantes, tem sido pouco estudada (Friedman et al., 1977; Zuolo & Imura,
1998). Os trabalhos de Friedman et al. (1977), Marciano & Michailesco (1989), e o
de Gurgel-Filho et al. (2003) revelam que a composição dos cones varia muito
com a marca comercial (Tabela 1).
Tabela 1- Intervalos de percentagens dos componentes químicos de cones de
guta-percha.
Guta-percha (GP) Cera/Resina GP+Cera/Resina BaSO4 ZnO Referência
--- --- 17,7 – 45,7 3,2 – 31,2 36,6 – 74,6 Marciano & Michailesco (1989)a
18,9 – 21,8 1,0 – 4,1 22,7 – 23,8 1,1 – 17,3 59,1 – 75,3 Friedman et al. (1977)b
14.5 – 20.4 1.2 – 3.1 15,7 – 22.4 0 – 11,4 66,5 – 84,3 Gurgel-Filho et al. (2003)c
a 10 marcas comerciais estudadas (Hygienic, Mynol, Roeko, DeTrey, Becht, Septodont, Medico-Dentaire, IFKER, SPAD e Endoset). b 5 marcas comerciais estudadas (Premier, Mynol, Indian Head, Dent-O-Lux, Tempryte). c 5 marcas comerciais estudadas (Analytic, Konne, Obtura, Tanari, Dentsply).
Introdução
13
Dos três trabalhos, com amostragem total de 20 marcas, pode-se
verificar que a percentagem de guta-percha varia de 14,5% – 21,8%, enquanto
que material orgânico total (guta-percha e ceras/resina) varia de 15,7% e 45,7%. A
percentagem de óxido de zinco varia de 36,6% e 84,3% e o sulfato de bário entre
0% e 31,2%.
Essa não padronização na composição química dos cones de guta-
percha pode ocasionar modificações em suas propriedades físicas como,
contração volumétrica pós-aquecimento e menor capacidade de plastificação
linear ao longo do cone (Brandrup et al., 1999), além da possibilidade de poderem
ser mais suscetíveis aos processos oxidativos de degradação, de forma direta
com o aumento de componentes orgânicos (ceras/resinas e guta-percha).
Análises como: i) a degradação do material obturador, associando este
fato ao uso de diferentes técnicas de obturação (técnicas a frio versus técnicas
termoplastificadas); ii) degradação do material obturador com o tempo de
tratamento, correlacionando a degradação do polímero guta-percha com a
longevidade do tratamento endodôntico, são importantes para o conhecimento
clínico, e que merecem ser estudas, além de não serem encontrados registros na
literatura, até o momento, que abordem estes parâmetros. Existem trabalhos
demonstrando que os cones de guta-percha tornam-se quebradiços com o passar
do tempo (Marciano & Michailesco 1989), mostrando-se que ocorre degradação
parcial dos componentes quando estocados sob luz artificial (Johansson, 1980).
Entretanto, outros autores (Sorin et al., 1979) afirmam que esta
degradação parcial pode ser revertida através de leves alternâncias de calor e frio.
Desta forma, o tempo de confecção e a luz, que possivelmente causam
degradação da guta-percha podem ser combatidos através de manipulações
controladas, devolvendo ao polímero as características da guta-percha alfa. O uso
excessivo do calor durante os procedimentos de produção e execução das
técnicas de obturação dos canais radiculares pode causar a degradação precoce
do polímero (Ivan et al., 2003). Recentemente trabalhos estão sugerindo que
lesões persistentes estão associadas à possível degradação do material obturador
Introdução
14
(Nair, 2006), e ainda, que existem espécies bacterianas, como a Pseudomonas
aeruginosa, que utilizam o poliisopreno como substrato (Linos et al., 2000).
Este fato despertou-nos para o desenvolvimento da linha de estudo em
materiais obturadores, centralizando os estudos no polímero guta-percha (análises
química, térmica e degradação). Para isso foram realizados quatro experimentos
distintos, separados em capítulos, que se encontram no apêndice: capítulo 1
(Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition and X-ray diffraction
analysis); capítulo 2 (Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties);
capítulo 3 (A preliminary analyzes of gutta-percha degradation after root-canal
obturation with thermoplasticized techniques); capítulo 4 (Degradation of trans-
polyisoprene overtime following the analysis of root fillings removed during
conventional retreatment).
Proposição
15
2. PROPOSIÇÃO
O presente trabalho teve como objetivos:
1- Analisar a composição química e comportamento térmico de cinco marcas de
cones nacionais de guta-percha;
2- Analisar in vitro a degradação do polímero guta-percha após uso de técnicas e
sistemas obturadores que utilizam o calor para plastificação da guta-percha;
3- Analisar in vivo a degradação do polímero guta-percha, através da colheita de
material obturador de canais tratados endodonticamente em períodos variando
entre 2 e 30 anos, com e sem presença de lesão periapical, indicados para
retratamento endodôntico.
16
Capítulo 1
17
3.1. CAPÍTULO 1 TÍTULO:
Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition and X-ray
diffraction analysis
PERIÓDICO ENVIADO Brazilian Oral Research
CONDIÇÃO ATUAL Artigo enviado para publicação, aceito em 14 de julho de 2005 e
publicado no volume 19, número 3, paginas 193-7, ano 2005.
Capítulo 1
18
Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition and X-ray diffraction analysis Cones nacionais de guta-percha. Parte I: composição química e análise por
difração de raios-X
Cláudio Maniglia-Ferreira∗
João Batista Araújo Silva Jr∗∗
Regina Célia Monteiro de Paula∗∗∗
Judith Pessoa Andrade Feitosa∗∗∗
Douglas Giordani Negreiros Cortez∗∗∗∗
Alexandre Augusto Zaia∗∗∗∗∗
Francisco José de Souza-Filho∗∗∗∗∗
ABSTRACT: Eight nonstandardized gutta-percha points commercially available in
Brazil (Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply
TP and Dentsply FM) were analysed chemically and by X-ray diffraction, and their
chemical compositions were compared. The organic fraction (gutta-percha polymer
and wax/resin) of nonstandardized gutta-percha points was separated from the
inorganic fraction (ZnO and BaSO4) by dissolving in chloroform. The gutta-percha
polymer was precipitated with acetone. The inorganic fraction was analysed by
elemental microanalysis. Energy-dispersive X-ray microanalysis (EDX) and X-ray
diffraction were employed to identify the chemical elements and compounds
(barium sulphate and zinc oxide). The barium sulphate content was calculated from
the percentage of sulphur from elemental microanalysis. All analyses were
repeated three times. The means and standard deviations of the percentage by
∗ Assistant Professor, Department of Endodontics, University of Fortaleza, UNIFOR. ∗∗ MS, PhD in course, Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará, UFC. ∗∗∗ Adjunct Professor, Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará, UFC. ∗∗∗∗ MS, PhD in course, Department of Endodonitcs, Dental Faculty of Piracicaba, State University of Campinas, UNICAMP ∗∗∗∗∗ Adjunct Professor, Department of Endodonitcs, Dental Faculty of Piracicaba, State University of Campinas, UNICAMP
Capítulo 1
19
weight of gutta-percha in the points were: Konne (17.6±0.30), Tanari (15.2±0.30),
Endopoint (16.7±0.23), Odous (18.8±0.20), Dentsply 0.04 (15.7±0.17), Dentsply
0.06 (16.6±0.17), Dentsply TP (21.6±0.15) and Dentsply FM (16.3±0.23). The
means and standard deviations of the zinc oxide content were: Konne (79.9±0.10),
Tanari (81.9±0.07), Endopoint (81.3±0.40), Odous (79.7±0.26), Dentsply 0.04
(77.9±0.03), Dentsply 0.06 (78.2±0.07), Dentsply TP (69.8±0.19) and Dentsply FM
(72.6±0.70). The method utilized was appropriate to quantify gutta-percha,
wax/resin, zinc oxide and barium sulphate. Cone brands without barium sulphate
were found. An unusual high wax/resin percentage was detected in Dentsply FM
(p=0.0003). Dentsply TP showed the highest gutta-percha percentage (p=0.0003).
DESCRIPTORS: gutta-percha, chemical composition, dental cone
RESUMO: Oito marcas de cones de guta-percha disponíveis no mercado
brasileiro (Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06,
Dentsply TP e Dentsply FM) foram analisadas quimicamente e por difração de
raios-X, e suas composições comparadas. A porção orgânica (guta-percha e
ceras/resinas) foi separada da porção inorgânica (ZnO e BaSO4) através da
dissolução em clorofórmio. O polímero guta-percha foi precipitado com adição de
acetona. A fração inorgânica foi analisada por microanálise elementar.
Microanálise por energia dispersiva de raios-X (EDX) e difração por raios-X foram
utilizados para identificar os elementos e compostos (BaSO4 e ZnO). A quantidade
de sulfato de bário foi calculada através da porcentagem de enxofre detectada na
microanálise elementar. Todas as análises foram executadas em triplicata. As
médias e desvios padrões das porcentagens em peso de guta-percha nas
diferentes marcas analisadas foram: Konne (17,6±0,30), Tanari (15,2±0,30),
Endopoint (16,7±0,23), Odous (18,8±0,20), Dentsply 0.04 (15,7±0,17), Dentsply
0.06 (16,6±0,17), Dentsply TP (21,6±0,15) e Dentsply FM (16,3±0,23). As médias
e desvios padrões das quantidades de óxido de zinco encontradas foram: Konne
(79,9±0,10), Tanari (81,9±0,07), Endopoint (81,3±0,40), Odous (79,7±0,26),
Capítulo 1
20
Dentsply 0.04 (77,9±0,03), Dentsply 0.06 (78,2±0,07), Dentsply TP (69,8±0,19)
and Dentsply FM (72,6±0,70). O método utilizado foi apropriado para quantificação
dos componentes guta-percha, ceras/resinas, óxido de zinco e sulfato de bário.
Foram encontrados cones que não apresentaram sulfato de bário na composição.
Foi detectada uma concentração exagerada de ceras/resinas no cone Dentsply
FM (p=0.0003). O cone Dentsply TP apresentou a maior porcentagem de guta-
percha (p=0.0003).
DESCRITORES: guta-percha, composição química, cones.
INTRODUCTION The final objective of endodontic procedures should be the total
cleaning, shaping and obturation of the root canal system13,14. According to
Schilder14 (1967), Gutmann, Witherspoon6 (2002) and De Deus et al.2 (2002),
gutta-percha is considered to be the best material for root canal filling, independent
of the technique applied.
Gutta-percha polymer is a trans-1,4-polyisoprene, obtained from the
coagulation of latex produced by trees of the Sapotaceae family and mainly
derived from Palaquium gutta bail6,8. It was first introduced to the Royal Asiatic
Society of England in 1843 by Sir Jose d´Almeida and was introduced into dentistry
in the late 1800s. It occurs naturally and is harder, more brittle, and less elastic
than natural rubber15.
Gutta-percha is rigid at room temperature, becomes pliable at 25-30ºC,
softens at 60ºC, and melts at 100ºC with partial decomposition1. It is a hydrocarbon
and is soluble in chloroform, eucalyptone, carbon disulphide, benzene and xylem.
When exposed to light and air, gutta-percha undergoes degradative oxidation and
becomes brittle4. The crystalline phase appears in two forms: 1) the alpha phase
and 2) the beta phase. The forms differ only in the molecular repeat distance and
single carbon-bond configuration13,14,15.
Capítulo 1
21
Brittleness, stiffness, tensile strength, and radiopacity have been shown
to depend primarily on the proportions of organic (gutta-percha polymer and
wax/resins) and inorganic (zinc oxide and metal sulphates) components3. Zinc
oxide is also responsible for antibacterial activity of gutta-percha points11. The
particular percentages of components vary according to the manufacturer. It is
evident that since the cones differ in their composition, they may differ in their
physical properties and even in their biological effect17.
Friedman et al.4 (1977) have found that, the points composition are
approximately 18 to 22% in gutta-percha polymer, 59 to 75% in zinc oxide and 1.1
to 17.2% in barium sulphate. Marciano, Michailesco9 (1989) have reported lower
ZnO content (36.6%) and higher BaSO4 content (31.2%). Recently, Gurgel-Filho et
al.5 (2003) have reported the absence of barium sulphate in the composition of
three dental gutta-percha brands manufactured in Brazil. (Konne, Tanari and
Dentsply FM), which was never seen in the literature.
The purpose of the present study was to determine the chemical
composition of eight brazilian commercially available nonstandardized gutta-percha
cones: Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply
TP and Dentsply FM.
MATERIAL AND METHODS The gutta-percha contained in eight different dental gutta-percha cones
commercially available was analysed. Gutta-percha brands, expiry date and lot
number are respectively: Konne, Dec/2005 (no lot number); Tanari, Oct/2007
(001003G), Endopoint, Jan/2007 (005); Odous, May/2005 (05); Dentsply 0.04
Nov/2006 (10701); Dentsply 0.06, Nov/2006 (11106); Dentsply TP Nov/2006
(8799); Dentsply FM Jun/2006 (2828). All samples were analysed before the cone
manufactures established expiry date.
For the commercial points, in order to separate gutta-percha point
components, the procedure described by Gurgel-Filho et al.5 (2003) was followed:
1g of commercial gutta-percha points was dissolved in 10 mL of chloroform (24
Capítulo 1
22
hours/300 rpm). The resulting solution was then centrifuged for 15 minutes at 6000
rpm. This permits separation of a solid phase (inorganic components – zinc oxide
and metal sulphates) from the supernatant (organic components – gutta-percha,
resins and waxes) remaining in solution.
As gutta-percha has a low dissolving rate and, in general, undergoes a
slow dissolving process16, the samples were placed in contact with 10 mL of
chloroform for 24 h prior to centrifuging. The gutta-percha polymer, insoluble in
acetone, was coagulated by adding this solvent and weighing after total solvent
evaporation. The mass of soluble material in acetone (wax/resin) was determined
after solvent evaporation.
The organic fraction (gutta-percha polymer and wax/resin) was
determined using the procedure described by Gurgel-Filho et al.5 (2003). The
barium sulphate content was determined from the sulphur percentage (elemental
microanalysis) using equation 1. Zinc oxide content was calculated using equation
2 when the specimen contained sulphur, or by equation 3 if it did not. (1) BaSO4% = S% x (BaSO4 molar mass)/(S atomic mass) = S% x 7.28
(2) ZnO% = 100% - (gutta-percha polymer% + wax/resin% + BaSO4%)
(3) ZnO% = 100% - (gutta-percha polymer% + wax/resin% )
Energy-dispersive X-ray microanalysis (EDX) was utilised to establish
qualitatively the presence of chemical elements in the samples. The analysis was
carried out on sections of all eight brands mounted on aluminium stubs and carbon
coated. A DSM-940A scanning electron microscope (Carl Zeiss, Jena, Germany)
with Link System 3.34 Series 300 with Si (Li) detector was used for the analysis. The sections were analysed at X 1000 magnifications.
The apparatus used for the X-ray diffraction analysis was a Philips MDR
Pro (Eindhoven, Holland) operating at 40kV and 20mA using a copper tube. The
equipment was calibrated to give 102 cps. Each specimen was observed separately
and compared with the X-ray diffraction pattern of zinc oxide and barium sulphate
to verify the presence of these two compounds.
Capítulo 1
23
The quantitative determination of carbon, hydrogen, nitrogen and
sulphur chemical elements in the samples was carried out in a CHNS/O Carlo Erba
microanalyser, model 1110 (Rodano, Italy) with combustion at 1000°C in oxygen
atmosphere. A thermal conductivity detector was employed. All the analyses were
repeated three times for each material.
RESULTS
The results of chemical assay with respect to organic and inorganic
fractions of the eight nonstandardized gutta-percha cones are shown in table 1.
The data obtained were statistically evaluated using the Kruskal-Wallis test (SPSS
12.0) at the significance level of p=0.05.
TABLE 1 - Mean and standard deviation (SD) of percentage weights of organic
and inorganic fractions from chemical assay of gutta-percha cones.
Gutta-percha cone Organic fraction
(mean±SD)
Inorganic fraction
(mean±SD)
Konne 20.1±0.30 79.9±0.10
Tanari 18.1±0.30 81.9±0.07
Endopoint 18.7±0.23 81.3±0.40
Odous 20.3±0.20 79.7±0.26
Dentsply 0.04 18.8±0.17 81.2±0.03
Dentsply 0.06 19.0±0.17 81.1±0.07
Dentsply TP 25.6±0.15 74.4±0.19
Dentsply FM 26.7±0.53 73.3±0.70
The data of gutta-percha revealed that the values varying between
15.2% - 21.6%. There was no statistical difference between: Konne, Endopoint,
Capítulo 1
24
Odous and Dentsply 0.06 (p=0.2987); and Tanari and Dentsply 0.04 (p=0.6033).
Dentsply TP showed the highest percentage of gutta-percha followed by: i)
Dentsply FM (p=0.0377); ii) Konne, Endopoint, Odous and Dentsply 0.04
(p=0.0094); iii) Tanari and Dentsply 0.04 (p=0.0003).
Dentsply FM showed the highest percentage of wax/resin (10.4%)
(p=0.0003). Between the others gutta-percha cones no statistically differences
were found for wax/resin percentage.
The qualitative presence of BaSO4 and ZnO was determined in an X-ray
diffraction, associated with the presence and absence of BaSO4, respectively. The
energy-dispersive X-ray microanalysis showed all the elements presented, such as
barium, in all gutta-percha cones studied.
TABLE 2 – Composition of some Brazilian gutta-percha cones (%).
Gutta-percha cone Gutta-percha
(mean±SD)
Wax / Resin
(mean±SD)
Barium sulphate
(mean±SD)
Zinc oxide
(mean±SD)
Konne 17.6±0.30 2.5±0.40 0 79.9±0.10
Tanari 15.2±0.30 2.9±0.13 0 81.9±0.07
Endopoint 16.7±0.23 2.0±0.37 0 81.3±0.40
Odous 18.8±0.20 1.5±0.13 0 79.7±0.26
Dentsply 0.04 15.7±0.17 3.1±0.20 3.3±0.2 77.9±0.03
Dentsply 0.06 16.6±0.17 2.4±0.10 2.8±0.6 78.2±0.07
Dentsply TP 21.6±0.15 4.0±0.36 4.7±0.3 69.8±0.19
Dentsply FM 16.3±0.23 10.4±0.11 1.4±0.0 72.6±0.70
Elemental microanalysis shows the presence of carbon, hydrogen and
nitrogen in all specimens. This analysis quantifies these components. The final
composition of eight gutta-percha cones is shown in table 2. In table 3, the data
Capítulo 1
25
obtained from the present study are compared with results of Friedman et al.4
(1977), Marciano, Michailesco8 (1989) and Gurgel-Filho et al.5 (2003).
TABLE 3 - Comparison between ranges of component percentage of gutta-percha
cones obtained from different authors and brands
Gutta-percha Wax/resin Organic fraction BaSO4 ZnO Inorganic fraction Reference
18.9 – 21.8 1.0 – 4.1 22.7 – 23.8 1.1 – 17.3 59.1 – 75.3 75.3 – 76.9 Friedman et al.3 (1977)a
--- --- 17.7 – 45.7 3.2 – 31.2 36.6 – 74.6 54.3 – 82.3 Marciano, Michailesco6 (1989)b
14.5 – 20.4 1.2 – 3.1 15.7 – 22.4 0 – 11.4 66.5 – 84.3 77.6 – 84.3 Gurgel-Filho et al.5 (2003)c
15.2 – 21.6 1.5 – 10.4 18.1 – 26.7 0 – 4.6 69.8 – 81.9 73.3 – 81.9 This workd
a Five commercial brands were studied (Premier, Mynol, Indian Head, Dent-O-Lux, Tempryte).; b Ten commercial brands were studied (Hygienic, Mynol, Roeko, Detrey, Becht, Septodont, Medico-Dentaire, IFKER, SPAD, Endoset); c Five commercial brands were studied (Analytic, Konne, Obtura, Tanari, Dentsply); d Eight commercial brands were studied (Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply TP and Dentsply FM).
DISCUSSION The root canal system contains lateral canals that communicate with the
periodontal tissue in the furcation or at the apex3. Every exit from the root canal is
to be regarded as a possible route for decomposition products where there is a
necrotic pulp7. The tendency for apical/periodontal lesions of endodontic origin to
heal depends upon a number of factors, including complete filling of the root canal
system in three dimensions. An ideal technique to accomplish this was presented
in 1967 by Schilder14, showing that is possible to produce a three-dimensional
bioinert root canal filling by heating a gutta-percha point within the canal14.
Gutta-percha cones are commercially available and are in fact
composed of barium sulphate, zinc oxide, waxes, resins and gutta-percha9,10.
These different components are combined in various quantities for the different
commercial brands10.
Capítulo 1
26
The constituents of eight brazilian gutta-percha cones were identified by
qualitative chemical analysis and their relative percentages were determined. The
chemical structures of resins and/or waxes presented were not analysed. The
results obtained from these experiments showed heterogeneity among different
brands of dental gutta-percha cones.
The X-ray microanalysis and elemental microanalysis provide an
overview of the elemental composition of the gutta-percha points. Elemental
microanalysis is the most popular technique to quantify Sulphur content. While
these methods, as used in the present study, provide qualitative data, assumptions
from the results may be made on the relative contents. Zinc was universally
present in large amounts, reflecting the fact that zinc oxide is the main ingredient in
these points, according to many studies4,5,6,9.
The composition of Tanari determined here (gutta-percha 15.2%,
wax/resin 2.9%, zinc oxide 81.9%) are very similar to that reported by Gurgel-
Filho et al.5 (2003): 15.6; 2.4 and 82.0% respectively. This indicates that no
composition change was introduced by manufacturer recently. However, Konne
and Dentsply composition are different from the previous analysis. The content
of gutta-percha in Konne reported in the literature, for example, was
18.9±0.30%, different from that determined here (17.6±0.30%). It confirms the
change in Konne composition. Dentsply FM comparison shows that actually the
barium sulphate is present in the chemical composition.
The range of components according to Gurgel-Filho et al.5 (2003),
Friedman et al.4 (1977), and Marciano, Michailesco8 (1989) is 14.5 to 21.8 % in
gutta-percha, 1.0 to 4.1% in wax/resin, 0 to 31.2% in barium sulphate and 36.6 to
84.3% in zinc oxide (table 3). The content of gutta-percha, BaSO4, and ZnO in the
Brazilian brands, determined in the present work, are in the range reported by
those authors. The greatest difference observed is the wax/resin content observed
in Dentsply FM (10.4%) much higher than the upper value determined before
(4.1%). The unusual absence of BaSO4, reported by Gurgel-Filho et al.5 (2003) for
Capítulo 1
27
some Brazilian brands is now observed form four brands (Konne, Tanari,
Endopoint and Odous). This behaviour is no more unusual.
In the early 1970’s, the ideal semisolid root canal filling material should
possess the proper combination of flexibility and rigidity to permit the negotiation of
almost any root canal, regardless of its anatomic characteristics4. Later, advanced
methods based on three-dimensional data acquisition became available for the
description of canal geometry and possible changes during cleaning and shaping
procedures12.
Schilder14 (1967) introduced the concept of cleaning and shaping. Most
obturation problems are really problems of cleaning and shaping. Actually, the
endodontist can develop a continuously tapering conical form in the root canal
preparation within the regular dentine walls. This fact permits the use of gutta-
percha cones having an ideal composition, avoiding the high percentage of
inorganic fraction to make the cones rigid, and making the three dimensional root
canal system obturation easy using thermoplastic techniques.
The chemical compositions of gutta-percha points vary according to
manufacturer, especially in the proportions of gutta-percha and zinc oxide. This
may lead to variations in brittleness, stiffness, tensile strength, and radiopacity4,6,
and also in flow, plasticity, elongation, inherent tension force, and thermal
behaviour4,6,17.
The cone became more rigid with high concentration of inorganic
components and low percentage of gutta-percha13 making the conventional filling
technique easier (lateral condensation). Gutta-percha cones should present at
least 17% of gutta-percha and no more than 3% of wax/resin (Dentsply FM e
Dentsply TP, 10.4±0.11 e 4.0±0.36 respectively), permitting a good thermal
beaviour during warm root canal filling. Barium sulphate and Zinc oxide provide
radiopacity15.
Other studies have been undertaken, seeking to correlate physical
properties, chemical composition and clinical behaviour (microleakage) to the
different brands of gutta-percha cones readily available to the clinician.
Capítulo 1
28
CONCLUSIONS This paper showed that: the method utilized was appropriate to quantify
gutta-percha, wax/resin, zinc oxide and barium sulphate. Cone brands without
barium sulphate were found (Konne, Tanari, Endopoint and Odous). The gutta-
percha and zinc oxide contents from 15.2% to 21.6% and 72.6% and 81.9%,
respectively. An unusual high wax/resin percentage was detected in one brand
(Dentsply FM). Dentsply TP showed the highest gutta-percha percentage.
REFERENCES 1. Budavari S, O’Neil MJ, Smith A, Heckelman PE, Kinneary J. Merck index 12nd
ed. New Jersey: Merck & Co. Inc.; 1996.
2. De Deus GA, Gurgel-Filho ED, Maniglia-Ferreira C, Coutinho-Filho T.
Penetração intradentinária de quatro cimentos endodônticos. Pesq Odontol
Bras 2002;16:332-6.
3. De Deus QD. Frequency, location and direction of the accessory canals. J
Endod 1975;1:361-6.
4. Friedman CE, Sandrick JL, Heuer MA, Rapp GW. Composition and physical
properties of gutta-percha endodontics filling materials. J Endod 1977; 3:304-8.
5. Gurgel-Filho ED, Feitosa JPA, Teixeira FB, de Paula RCM, Araújo Silva JR JB,
Souza-Filho FJ. Chemical and X-ray analyses of five brands of dental gutta-
percha cone. Int Endod J 2003;36:302-7.
6. Gutmann JL, Witherspoon DE. Obturation of the cleaned and shaped root
canal system. In: Cohen S, Burns RC, ed. Pathways of the pulp. 8th ed. St
Louis: Mosby; 2002. p. 293-364.
7. Love RM. Enterococcus faecalis – a mechanism for its role in endodontic
failure. Int Endod J 2001;34:399-405.
8. Marciano J, Michailesco PM, Abadie JM. Stereochemical structure
characterization of dental gutta-percha. J Endod 1993;19:31-4.
Capítulo 1
29
9. Marciano J, Michailesco PM. Dental gutta-percha: chemical composition, X-ray
identification, enthalpic studies and clinical implications. J Endod 1989;15:149-
53.
10. Möller B, Ørstavik D. Chemical and energy-dispersive X-ray analyses of gutta-
percha points. J Endod 1984;10:413-6.
11. Moorer WR, Genet JM. Antibacterial activity of gutta-percha cones attributed to
the zinc oxide components. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod
1982;53:508-17.
12. Peters OA. Current challenges and concepts in the preparation of root canal
systems: a review. J Endod 2004;30:559-67.
13. Schilder H, Goodman A, Aldrich W. The thermomechanical properties of gutta-
percha. III. Determination of phase transition temperatures for gutta-percha.
Oral Surg 1974;38:109-14.
14. Schilder H. Filling root canals in three dimensions. Dent Clin North Am
1967;11:723-44.
15. Spångberg LSW. Instruments, materials, and devices. In: Cohen S, Burns RC,
ed. Pathways of the pulp. 8th ed. St Louis: Mosby; 2002. p. 521-72.
16. Stevens MP. Polymer chemistry, an introduction. 1st ed. New York: Oxford
University Press; 1999.
17. Tagger M, Gold A. Flow of various brands of gutta-percha cones under in vitro
thermomechanical compaction. J Endod 1988;14:115-20.
30
Capítulo 2
31
3.2. CAPÍTULO 2 TÍTULO:
Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties
PERIÓDICO ENVIADO Brazilian Oral Research
CONDIÇÃO ATUAL Artigo enviado para publicação, aceito em 19 de outubro de 2006 e
publicado no volume 21, número 1, paginas 29-34, ano 2007.
Capítulo 2
32
Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties Cones nacionais de guta-percha. Parte II: propriedades térmicas
Cláudio Maniglia-Ferreira∗
Eduardo Diogo Gurgel-Filho∗
João Batista Araújo Silva Jr∗∗
Regina Célia Monteiro de Paula∗∗∗
Judith Pessoa Andrade Feitosa∗∗∗
Brenda Paula Figueiredo de Almeida Gomes∗∗∗∗
Francisco José de Souza-Filho∗∗∗∗
ABSTRACT: This study was undertaken to explore the effect of heating on
materials, analyzing the occurrence of endothermic peaks corresponding to the
transformation that occurs in the crystalline structure of the polymer during thermal
manipulation. This study also seeks to determine the temperature at which these
peaks occur, causing a transformation from the β- to the α-form, and from the α- to
amorphous phase. Eight nonstandardized gutta-percha points commercially
available in Brazil (Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply
0.06, Dentsply TP, Dentsply FM) and pure gutta-percha were analysed using
differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry analysis (TGA). The
majority of the products showed thermal behaviour typical of β-gutta-percha, with
two endothermic peaks, except Dentsply 0.04 and Dentsply 0.06, exhibiting two
crystalline transformations upon heating from ambient temperature to 130º, on
reheating fewer endothermic peaks were presented. It was concluded that heating
∗ MS, PhD, Department of Endodontics, University of Fortaleza, UNIFOR. ∗∗ MS, PhD in course, Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará, UFC. ∗∗∗ Adjunct Professor, Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará, UFC. ∗∗∗∗ Adjunct Professor, Department of Endodonitcs, Dental Faculty of Piracicaba, State University of Campinas, UNICAMP
Capítulo 2
33
dental gutta-percha to 130ºC causes permanent physical changes to its chemical
and polymer structures.
DESCRIPTORS: Endodontics, Gutta-percha, Thermal properties.
RESUMO: Este estudo teve como objetivo analisar, através da Calorimetria
Diferencial de Varredura (DSC) e Análise Termogravimétrica (TGA), os efeitos do
aquecimento sobre o polímero guta-percha, bem como explorar a ocorrência de
picos endotérmicos, os quais correspondem às transformações cristalinas do
polímero guta-percha, o que é traduzido em transições de fases (fase β para α e
fase α para amorfa). Foram utilizadas 8 marcas comerciais de cones de guta-
percha não-estandardizados disponíveis no mercado brasileiro (Konne, Tanari,
Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply TP, Dentsply FM), além
da guta-percha pura (controle). As temperaturas de transição foram determinadas
e analisadas. Com exceção das amostras Dentsply 0,04 e Dentsply 0,06, todas as
demais apresentaram duas transformações cristalinas de fase quando submetidas
ao aquecimento da temperatura ambiente até 130ºC, comportamento típico de
guta-percha em fase β. Ao serem resfriadas e reaquecidas, poucas amostras
apresentaram dois picos endotérmicos. É possível concluir que o aquecimento a
130ºC causa danos na estrutura química do polímero guta-percha, o qual altera de
forma definitiva suas propriedades físicas.
DESCRITORES: Endodontia, Guta-percha, Propriedades térmicas.
INTRODUCTION
According to Gutmann, Witherspoon7 (2002), one of the most important
criteria for success in endodontics is the tridimensional stability of the root canal
filling material. Since Schilder15 (1967) introduced the warm vertical condensation
technique, a number of clinical placement techniques involving warm gutta-percha
have been developed.
Gutta-percha polymer is a trans-1,4-polyisoprene, obtained from the
coagulation of latex produced by trees of the Sapotaceae family and mainly
Capítulo 2
34
derived from Palaquium gutta bail7,11. The crystalline phase appears in two forms:
1) the alpha phase and 2) the beta phase. Transformation occurs in the crystalline
structure of the polymer during thermal manipulation which takes place going from
the β- to the α-form, and from the α- to amorphous phase6. The forms differ only in
their molecular repeat distance and in their single-bond form16,17.
Some studies have related the thermal properties of dental gutta-
percha10,16,20, and shown that changes in its crystallographic form may lead to
irreversible volumetric behaviour3.
In general, the composition of dental gutta-percha has been shown to be
approximately 18 to 22% gutta-percha polymer and 37 to 75% zinc oxide9. The
particular component percentages vary according to the manufacturer8,9,18. It is
evident that since the cones differ in their composition, they may differ in their
physical properties, thermal behaviour16, and even in regard to their biological
effect19.
The purpose of this study was to test, using differential scanning
calorimetry (DSC) and thermogravimetry analysis (TGA), pure gutta-percha and
eight commercially available nonstandardized gutta-percha cones (Konne, Tanari,
Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply TP and Dentsply FM),
and to determine whether there are significant differences in their thermal
behaviours.
MATERIALS AND METHODS Analysis was performed on the gutta-percha of eight different dental
gutta-percha cones commercially available as listed in table 1. All samples were
analysed before their expiry date. All the analyses undertaken were repeated twice
for all materials.
The measurements were carried out using two thermal analyses: TGA -
Thermogravimetry Analysis (TGA) (Shimadzu TGA-050, Shimadzu Corporation,
Japan), and Differential Scanning Calorimetry (DSC) (Shimadzu DSC-50,
Shimadzu Corporation, Japan), the calibration of each measurement technique
Capítulo 2
35
was checked using a calcium oxalate standard. For each material, duplicate
samples between 40 and 50 mg were analysed using 25 mg alumina as the
reference material3.
The principle involved is that when a material is heated and undergoes a
physical change, such as fusion or transitional crystallization, from one form into
another absorbs or generates heat10. The differential scanning calorimetry is
constructed to measure the enthalpic energy of these transformations. The
material is kept steady at the same temperature by cooling or heating it, under
computer control. When a physical change occurs in the test material (endothermic
or exothermic reaction), the apparatus equalizes the temperature to that of the
control. This three-unit apparatus consists of heating, control, and recording
systems10.
TABLE 1- Dental gutta-percha cones nonstandardized selected for study
Gutta-percha cone Manufacturer / supplier Lot number Expiry date
Konne Konne Ind. e Com. de Mat. Odontol., Belo Horizonte, MG, Brazil 01-05 Jan/2008
Tanari Tanariman Ind. Ltda, Macapuru, AM, Brazil 001003G Oct/2007
Endopoint Endopoints Indústria e Comércio Ltda, Paraíba do Sul, RJ, Brazil 005 Jan/2007
Odous Odous Industrial e Comercial Ltda, Belo Horizonte, MG, Brazil 09 May/2006
Dentsply 0.04 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 10701 Nov/2006
Dentsply 0.06 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 11106 Nov/2006
Dentsply TP Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 8799 Nov/2006
Dentsply FM Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 38679 Abr/2007
Samples were heated in the analyser to determine the occurrence of
endothermic peaks. The transformation temperatures of dental gutta-percha
compounds were determined to be 42 to 49ºC for the β- to α-form, and 53 to 59ºC
for the α- to amorphous form16.
Capítulo 2
36
All specimens were heated from room temperature to 70º at a rate of
1ºC/min, during which time the endothermic peaks were recorded. This was
followed by rapid heating to 130ºC. The specimens were then rapidly cooled to
room temperature and heated again to 70ºC at a rate of 1ºC/min, during which time
the endothermic peaks were recorded once more. Simultaneously,
thermogravimetric analysis was carried out to determine the weight loss, if any,
during the heat cycles3. This analysis consists in the elimination of the organic
compounds presented in the analysed material, verifying its degradation behaviour
toward the heat treatment17.
Statistical analysis
The TGA data collected for each sample were entered into a
spreadsheet and analyzed statistically using SPSS for Windows (SPSS Inc.,
Chicago, Ill, USA). The Kruskal-Wallis test was used to compare the percentage of
the remaining weight of inorganic compounds found in each gutta-percha brand
after heat cycles (table 2).
The DSC analyses indicate only the presence and the temperature of
endothermic peaks of the gutta-percha polymer, which occur in between 400C and
600C, demonstrating the profile of its thermal behavior and indicating the phase in
which the polymer is (α, β or amorphous), therefore making the statistical analyses,
in this case, unapplied.
RESULTS The experimental data are presented in Table 2. Good agreement was
found for temperature peaks between replicate specimens. Typical differential
thermal analysis plots are shown in Figures 1A and 1B. Dentsply 0.04 and
Dentsply 0.06 presented only one endothermic peak from the first run, showing
that these materials are different from the others studied in this work.
Capítulo 2
37
TABLE 2- Temperatures (ºC) at which endothermic peaks occurred (DSC analysis
– run 1 and run 2) and remaining weight (%) after heat cycles (inorganic
components – TGA analysis).
DSC run 1 DSC run 2 Gutta-percha brands
Peak 1 Peak 2 Peak 1 Peak 2 TGA
Pure gutta-percha 51.5 62.1 50.9 61.1 ---
Konne 51.7 61.1 51.8 --- 79.71
Tanari 50.7 59.9 51.3 --- 81.52
Endopoint 51.5 60.5 60.8 --- 79.82
Odous 51.3 60.9 51.6 60.3 81.10
Dentsply 04 --- 62.3 --- 61.8 79.88
Dentsply 06 --- 61.7 --- 61.7 81.58
Dentsply TP 48.6 61.0 50.0 --- 69.71
Dentsply FM 55.7 60.0 50.0 60.2 69.69
The statistical analyses of the obtained data from TGA indicated that
dentsply TP and dentsply FM brands showed the lowest percentages of inorganic
compounds (p<0.01). Konne, Endopoints and Dentsply 0.04 brands showed
superior results of that Dentsply FM and Dentsply TP (p<0.01) but inferior to the
results obtained for Tanari, Odous and Dentsply 0.06 brands (p<0.05) whose
percentages of inorganic compounds were the highest among all brands.
TGA (Figure 2) showed that no material had a measurable weight loss
under the conditions of these experiments (Table 2).
Capítulo 2
38
FIGURE 1- DSC showing two typical endothermic peaks (51.7ºC and 61.1ºC)
(Figure 1-A), indicating that it was a β material (Konne). Figure 1-B showing only
one endothermic peak (51.8ºC) after reheating.
FIGURE 2- Thermogravimetric analyse determining the weight loss (organic
fraction) during the heat cycle (gutta-percha cone Konne).
DISCUSSION
The objective of root canal filling procedures should be the total three
dimensional filling of the root canal system, a space whose parameters vary
infinitely from root to root15,18. Obturation with gutta-percha and sealer during the
30 35 40 45 50 55 60 65 70-1,5
-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
51,8 ºC
mW
/mg
Temperature (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70
-1,5
-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
51,8 ºC
mW
/mg
Temperature (ºC)
30 35 40 45 50 55 60 65 70-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
0,3
0,6
61,1ºC
51,7ºC
mW
/mg
Temperature (ºC)
30 35 40 45 50 55 60 65 70-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
0,3
0,6
61,1ºC
51,7ºC
mW
/mg
Temperature (ºC)
A B
75
80
85
90
79.71%
0 200 400 600 800
95
100
% w
eigh
t
Temperature 0C
75
80
85
90
79.71%
0 200 400 600 800
95
100
% w
eigh
t
Temperature 0C
Capítulo 2
39
first appointment, after cleaning and shaping with anti-septic solution associated to
EDTA (remove smear layer)4 also deprives the remaining microorganisms of their
nutrition and leaves them no space to multiply to sufficient numbers to cause or
maintain disease14.
Chemically pure gutta-percha exists in two distinctly different crystalline
forms (alpha and beta) that can be converted from one to the other. The raw
materials for the α-form are derived directly from the tree. If it is cooled at a rate of
more than 0.5ºC/hour, the β-form results5. Most commercial gutta-percha,
however, is in the β-crystalline form. There are few physical property differences
between the two forms, merely a difference in the crystalline lattice related to the
different rates of cooling from the molten form. The α dental form of gutta-percha
has a melting point of 64ºC5. This form, widely used in making gutta-percha points,
is more flexible.
The dental gutta-percha underwent the expected beta to alpha and alpha
to amorphous transitions when subjected to thermal testing16.
In the present work, except for Dentsply 0.04 and Dentsply 0.06, all the
specimens (table 1) showed two typical endothermic peaks in the first cycle (Figure
1A), indicating that they are composed of β-form materials. These data agreed with
the results obtained from Combe et al.3 (2001). For these products, in the second
run, only Odous and Detsply FM presented two peaks. For some specimens, first
peaks occurred at a temperature higher than 53.1ºC, agreeing with Combe et al.3
(2001). Correlations between composition (percentage of gutta-percha – TGA) and
thermal behaviour were not found, agreeing with the finds of Marciano,
Michailesco10 (1989).
The behaviours of Dentsply 0.04 and Dentsply 0.06 were different, like
the cis polymer, showing that these specimens had either been manufactured
using synthetic gutta-percha or at the moment of the manufacturing, the
temperature used to make the cones was so high that the gutta-percha was
transformed into its amorphous phase or cis-1,4 polyisoprene8.
Capítulo 2
40
Differential scanning calorimetry allowed estimates of the thermal range
for plastifying gutta-percha cones that was determined to be approximately
between 40ºC and 60ºC10. In endodontic therapy, dental gutta-percha is plastified
by a heat carrier or by thermomechanical compaction, which if used improperly
may cause partial decomposition if the heat generated exceeds 100ºC, according
to the Merck index1. Root canal filling techniques must use temperature control
(between 53ºC and 59ºC) permitting the β-phase gutta-percha to change into α-
phase, avoiding the gutta-percha amorphous-phase.
Our differential scanning calorimetry results indicated that gutta-percha
in β-phase begins the α-phase change when heat reaches the temperature range
of 48.6ºC – 55.7ºC and that the α-phase material changes to amorphous phase
when heated between 60ºC – 62ºC, agreeing with Schilder et al.16 (1974). A new
heating cycle after cooling for Konne, Tanari, Endopoint and Dentsply TP, showed
results that could indicate that either amorphous gutta-percha gets crystallized into
α-phase and does not return to β-phase, or the gutta-percha polymer has its
chemical structure changed in such a way that it becomes cis-1,4 polyisoprene8,
which is characterized by one endothermic peak when submitted to any thermal
cycling, like Dentsply 0.04 and Dentsply 0.06. Only Odous and Dentsply FM
demonstrated two endothermic peaks in a second heating cycle, indicating that the
amorphous-phase crystallizes into α-phase then crystallizes to β-phase. On the
other hand, a typical cycle up to 130ºC caused changes in the behaviour of the
material.
Reheating showed fewer endothermic peaks, in accordance with Combe
et al.3 (2001). This cycle could break the chain of covalently bonded atoms5,
changing the molecular structure of the gutta-percha polymer and its
characteristics when submitted to a heating cycle2. This bonding, along with the
natural physical entanglement of the long chains, produces unique and interesting
properties in the bulk specimen3,5,20.
The nature and amount of inorganic components in endodontic gutta-
percha strongly influence its thermal behaviour. These components do not,
Capítulo 2
41
however, allow a good control of its mechanical properties. According to Marciano
et al.12 (1992), the existence of discrepancies among the thermomechanical
behaviours of fresh and thermally treated samples demonstrate the importance of
the thermodynamic properties of dental gutta-percha. As a consequence, the
thermal history of these points is important to their clinical properties. The results of
this study show that this parameter is important in clinical applications, during the
root canal system filling steps, when choosing the ideal temperature to make the
gutta-percha cone flow. During clinical treatment, gutta-percha should be plastified
under adequate and controlled conditions so as not to be permanently altered
and/or lose its chemical characteristics. The use of uncontrolled heat source can
overheat gutta-percha up close to 300OC causing its degradation16. Heat source
might be carefully used and condensator should be heated only for few seconds
before condensating and cutting the obturation material; if overheated periodontal
damages might occur13.
Other studies should be undertaken, seeking to correlate physical
properties, chemical composition and clinical behaviour to the different root canal
materials readily available to the clinician.
CONCLUSIONS The results of this study indicated that: the majority of the products
showed thermal behaviour typical of β-gutta-percha, with two endothermic peaks;
Dentsply 0.04 and Dentsply 0.06 showed the behaviour of cis-1,4 polyisoprene; a
typical heating cycle up to 130ºC caused changes in the material's behaviour
(fewer endothermic peaks after reheating); the transformation temperatures of
dental gutta-percha are 48.6ºC to 55.7ºC for the β- to α-phase transition, and
59.9ºC to 62.3ºC for α- to amorphous-phase transition, depending on the specific
compound; heating dental gutta-percha to 130ºC causes physical changes or
degradation.
Capítulo 2
42
REFERENCES 1. Budavari S, O’Neil MJ, Smith A, Heckelman PE, Kinneary J. Merck index 12nd
ed. pp. 782. Whitehouse Station, New Jersey: Merck&Co. Inc.; 1996.
2. Cohen BD, Combe EC, Lilley JD. Effect of thermal placement techniques on
some physical properties of dental gutta-percha. Int Endod J 1992; 25(6): 292-6.
3. Combe EC, Cohen BD, Cummings K. Alpha-and beta-forms of gutta-percha in
products for root canal filling. Int Endod J 2001; 34(6): 447-51.
4. De Deus GA, Gurgel-Filho ED, Maniglia-Ferreira C, Coutinho-Filho T.
Penetração intradentinária de quatro cimentos endodônticos. Pesq Odontol Bras
2002; 16(4): 332-6.
5. Friedman CE, Sandrick JL, Heuer MA, Rapp GW. Composition and physical
properties of gutta-percha endodontics filling materials. J Endod 1977; 3(8):
304-8.
6. Goodman A, Schilder H,. Aldrich W. The thermomechanical properties of guta-
percha. II. The history and molecular chemistry of guta-percha. Oral Surg Oral
Med Oral Pathol 1974 37(6): 954-61.
7. Gutmann JL, Witherspoon DE. Obturation of the cleaned and shaped root canal
system. In: Cohen S, Burns RC, ed. Pathways of the pulp. 8th edn. St Louis:
Mosby; 2002. p. 293-364.
8. Gurgel-Filho ED, Feitosa JPA, Teixeira FB, Paula RCM, Araújo Silva JR JB,
Souza-Filho FJ. Chemical and X-ray analyses of five brands of dental gutta-
percha cone. Int Endod J 2003; 36(4): 302-7.
9. Maniglia-Ferreira C, Silva Jr JBA, Paula RCM, Feitosa JPA, Cortez DGN, Zaia
AA, Souza-Filho FJ (2005) Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical
composition and X-ray diffraction analysis. Braz Oral Res 2005; 19(2): 193-7.
10. Marciano J, Michailesco PM. Dental gutta-percha: chemical composition, X-ray
identification, enthalpic studies and clinical implications. J Endod 1989; 15(4):
149-53.
11. Marciano J, Michailesco PM, Abadie JM. Stereochemical structure
characterization of dental gutta-percha. J Endod 1993; 19(1): 31-4.
Capítulo 2
43
12. Marciano J, Michailesco PM, Charpentier E, Carrera L, Abadie JM.
Thermomechanical analysis of dental gutta-percha. J Endod 1992; 18(6): 263-
70.
13. Mc Cullagh JJ, Setchell DJ, Gulabivala K, Hussey DL, Iagioni P, Lamey PJ,
Bailey G. A comparison of thermocouple and infrared thermographic analysis of
temperature rise on the root surface during the continuous wave of
condensation technique. Int Endod J 2000; 33(4): 326-32.
14. Peters LB, Wesselink PR, Moorer WR. The fate and role of bacteria left in root
dentinal tubules. Int Endod J 1995; 28(2): 95-9.
15. Schilder H. Filling root canals in three dimensions. Dent Clin North Am 1967;
11: 723-44.
16. Schilder H, Goodman A, Aldrich W. The thermomechanical properties of gutta-
percha. III. Determination of phase transition temperatures for gutta-percha.
Oral Surg 1974; 38(1): 109-14.
17. Silva Jr JBA, Paula RCM, Feitosa JPA, Gurgel-Filho ED, Maniglia-Ferreira C,
Souza-Filho FJ. In vivo aging of gutta-percha dental cone. J Appl Polym Sci
2006; 100(7): 4082-8.
18. Spångberg LSW. Instruments, materials, and devices. In: Cohen S, Burns RC,
ed. Pathways of the pulp. 8th edn. St Louis: Mosby; 2002. p. 521-72.
19. Tagger M, Gold A. Flow of various brands of gutta-percha cones under in vitro
thermomechanical compaction. J Endod 1988; 14(3): 115-20.
20. Tay FR, Pashley DH, Williams MC, Raina R, Loushine RJ, Weller N, Kimbrough
WF, King NM. Susceptibility of a polycaprolactone-based root canal filling
material to degradation. I. Alkaline hydrolysis. J Endod 2005; 31(8): 593-8.
44
Capítulo 3
45
3.3. CAPÍTULO 3 TÍTULO:
A preliminary analyzes of gutta-percha degradation after root-canal
obturation with thermoplasticized techniques.
PERIÓDICO ENVIADO International Endodontic Journal.
CONDIÇÃO ATUAL Artigo enviado para publicação em março de 2007 e aceito para
publicação em maio de 2007.
Capítulo 3
46
A preliminary analyzes of gutta-percha degradation after root-canal obturation with
thermoplasticized techniques
C Maniglia-Ferreira1, J B A Silva Jr2, R C M de Paula2, J P A Feitosa2, F J Souza-
Filho3
1 Department of Endodontics, University of Fortaleza, UNIFOR, Brasil. 2 Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará,
UFC, Brasil. 3 Department of Endodontics, Dental Faculty of Piracicaba, State University of
Campinas, UNICAMP, Brasil.
Running title: Thermal degradation of gutta-percha
Keywords: Root canal therapy; Obturation techniques; trans- polyisoprene degradation.
Correspondence: Cláudio Maniglia-Ferreira. Rua Bento Albuquerque, 685, ap. 1102, Papicu,
Fortaleza – CE, CEP: 60190-080, Brazil, Tel: 55-85-262-5320, E-mail:
Capítulo 3
47
Abstract Aim To evaluate ex vivo the degradation of root filling materials after use of six
thermoplastic obturation techniques.
Methodology Twenty seven human extracted mandibular premolars were selected
and divided randomly into nine groups (GI to GIX). After instrumentation, the
canals were obturated using Pulp canal sealer, according to the following
obturation technique and gutta-percha brands: GI and GII: Thermomechanical
compaction (TC) (3 sec); GIII and GIV: TC (10 sec); GV and GV: wave of
condensation (WC); GVII and GVIII: vertical condensation (VC); GIX: Microseal
cone (MC). The remaining groups were formed by those which gutta-percha
heating technique occurs before being inserted into the root canal, therefore
avoiding a group of teeth and material for analyzes (GX: Microseal microflow; GXI:
Obtura; GXII: Obtura flow; GXIII: Thermafil). The filling material was removed from
the root canal using files and no solvent. Trans 1,4- polyisoprene was isolated
through solubilization of root filling remnants in chloroform followed by filtration and
centrifugation. Gel permeation chromatography (GPC) and infrared spectroscopy
(FT-IR) were utilized to study the occurrence and degree of degradation. The GPC
and FT-IR data were collected for each sample and analysed statistically using the
Kruskal-Wallis test.
Results The results were statistically analyzed (SPSS 10.0). A decrease in
polymer molar mass, a production of carboxyl and hydroxyl groups in the polymer
were observed after use of TC (10 sec) and VC obturation techniques, p=0.0001
and p=0.0005, respectively, for both gutta-percha brands. Other techniques caused
no polymer degradation (p>0.05). Polymer weight loss was noted. Conclusion Polyisoprene degrades with the temperature. The process is
oxidative. Reduction on sealing property is caused by polymer weight loss. VC and
TC (10 sec) were the filling techniques that showed greater degradative process.
Keywords: Degradation; Temperature, Gutta-percha; polyisoprene; Endodontics.
Capítulo 3
48
Introduction The major objective of root canal treatment is to prevent or cure apical
periodontitis by cleaning, shaping and filing the root canal space. The root canal
system has a complex anatomy, characterized by the occurrence of curvatures,
accessory and lateral canals, deltas and isthmuses (Schilder 1967). Root canal
filling procedures should fill the main root canal and accessory canals (Weine
1984, Goldberg et al. 2001).
Gutta-percha and root sealer are currently the obturation materials of
choice, but they can be used in a variety of ways to fill root canals (Nguyen 1994).
Cold lateral condensation relies on sealer to fill accessory anatomy because the
core filling material will not move out on the main canal (Gurgel-Filho et al. 2006).
Studies have shown that thermoplasticized gutta-percha is more capable to
replicate the intricacies of root canal system (Gutman et al. 1993) and has the
potential to produce a complete filling of root canal space including lateral canals
(Schilder 1967, Goldberg et al. 2001, Gurgel-Filho et al. 2006). Cold lateral
condensation cannot move gutta-percha into canal irregularities (Reader et al.
1993).
A number of warm gutta-percha methods are available for filling root
canals. These include warm lateral condensation, warm vertical condensation,
coated carrier system, injections systems and thermomechanical compaction
(Gilhooly et al. 2001). Unfortunately, the improved flow characteristics of warm
gutta-percha can result in reduced apical control. Extrusion of material beyond the
apical limits of the root canal space is a common finding with these techniques
(Gulabivala et al. 1998). Although the commonly used materials are generally well
tolerated by periradicular tissue, overextension of a root filling prejudices a
successful outcome (Hauman & Love 2003).
Polyisoprene (trans-1,4) is one of the components of dental gutta-
percha, and represents 14.5 to 21.8% of its weight (Friedman et al. 1977, Gurgel-
Filho et al. 2003, Maniglia-Ferreira et al. 2005). Unfortunately, degradation of
polyisoprene can occur as a result of several factors such as aging, increase in
Capítulo 3
49
temperature, exposure to light, as well as to chemical and biological environmental
changes (Sawada 1987, Somers et al. 2000, Bode et al. 2001, Enoki et al. 2003,
Sato et al. 2003, Maniglia-Ferreira et al. 2006).
The aging of dental gutta-percha has been studied in order to verify the
effect of time on its mechanical properties (Oliet & Sorin 1977), and the synergic
action of age and moisture on the material (Arvanitoyannis et al. 1993).
Arvanitoyannis et al. (1993) studied commercial brands of gutta-percha stored in
different laboratory environment conditions (time, temperature, humidity) to prevent
degradation before root canal filling. Recently, chemical aspects of in vivo aging of
gutta-percha cones have been reported (Silva Jr et al. 2006, Maniglia-Ferreira et
al. in press). However, the consequence of this degradation of gutta-percha during
the heating process by themoplasticized root canal filling techniques was not
discussed.
The purpose of this ex vivo study was to study the degradation of dental
gutta-percha (trans-1,4- polyisoprene) according to the increase in temperature
after use of different thermoplastic obturation techniques.
MATERIALS AND METHODS Sampling procedures
The Ethical Committee in Research of the Dental School of Fortaleza
(University of Fortaleza) approved a protocol describing the sample collection for
this investigation.
This study includes root filling techniques based on thermomechanical
compaction, warm vertical condensation, coated carrier system and injections
systems. Twenty seven human extracted mandibular premolars were selected and
divided randomly into nine groups (GI to GIX). After cleaning and shaping
procedures, the root canals were filled according different gutta-percha brands
(table 1) and techniques (table 2). Pulp canal sealer was used as endodontic
sealer. The remaining groups were formed by those which gutta-percha heating
Capítulo 3
50
technique occurs before being inserted into the root canal, therefore avoiding a
group of teeth and material for analyzes (GX to GXIII).
Table 1 - Dental gutta-percha brands selected for study
Product Manufacturer Expire data
Konne (M) Konne Ind. e Com. De Mat. Odontol. Belo Horizonte, MG, Brazil Jan/2008
Dentsply TP (M) Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, R.J. Brazil Nov/2008
Microseal (cone) Analytic Endodontics, Glendora, CA, USA Aug/2007
Microseal (microflow) Analytic Endodontics, Glendora, CA, USA Sept/2007
Obtura Obtura Corporation, Penton, Missouri, USA Jul/2007
Obtura flow Obtura Corporation, Penton, Missouri, USA Sep/2007
Thermafil Dentsply Mailleffer, Tulsa, OK, USA Oct/2007
Table 2 - Groups, techniques and dental gutta-percha brands selected for study.
Groups Techniques GP brands
I Termomechanical compaction (TC) (3 sec / 6000rpm) Konne
II Termomechanical compaction (TC) (3 sec / 6000rpm) Dentsply TP
III Termomechanical compaction (TC) (10 sec / 6000rpm) Konne
IV Termomechanical compaction (TC) (10 sec / 6000rpm) Dentsply TP
V Wave of condensation (WC) (System B, 180oC) Konne
VI Wave of condensation (WC) (System B, 180oC) Dentsply TP
VII Vertical condensation (VC) Konne
VIII Vertical condensation (VC) Dentsply TP
IX Microseal cone Microseal
X Microseal microflow Microseal
XI Obtura Obtura
XII Obtura flow Obtura flow
XIII Thermafil Thermafil
Capítulo 3
51
Gutta-percha (5mm apical) was removed from root canal using
Hedströem files (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland) without solvent. The
samples were then submitted to dissolution in chloroform (Synth, Diadema, São
Paulo, Brazil) over night by stirring at room temperature (28 °C). After this, the
mixture was passed through a cotton filter to remove inorganic or insoluble
materials. The solution was centrifuged (Andreas Hettich GmbH & Co., KG,
Tuttlingen, Germany) at 6000 rpm for 10 min to separate the small solid particles
that remained after filtration and to obtain clear solutions.
Gel permeation chromatography (GPC) and infrared spectroscopy (FT-
IR) were used to analyse the materials. Raw gutta-percha (Tanariman Industrial
Ltda, Manaus, AM, Brazil) used for the production of gutta-percha cones was
purified by dissolution in chloroform and precipitation with methanol (Synth,
Diadema, SP, Brazil). This gutta-percha was included as a control in relation to the
degradation because it was a non-manipulated polymer, recently obtained and had
not undergone degradation. Therefore we had triplicate samples that had similar
results, indicating coherence in our results.
Gel permeation chromatography (GPC)
The chromatographic study was performed using a liquid
chromatography HPLC system with a refractive index detector, RID-6A (LC-10AD,
Shimadzu, Tokyo, Japan). A series connected system including a pre-column and
two Phenomenex columns (Linear/Mixed 5 and 5U) was used, and toluene (Synth,
Diadema, São Paulo, Brazil) was employed as the eluent at a flow-rate of 1 mL/min
at 25°C. All sample solutions were filtrated in PTFE membranes (Sigma-Aldrich
Co., St. Louis, Missouri, USA). The instrument was calibrated with polystyrene
standards (Shodex-Showa, Orlando, Florida, USA), with molar mass, Mw, ranging
from 1.13 x 103 to 2.15 x 106 g/mol.
GPC is a method used for the determination of the molecular weight of
polymers. It employs a liquid chromatography that separates molecules according
to molecular weight (Elias 1997).
Capítulo 3
52
FT-IR spectroscopy analysis
FT-IR spectra of gutta-percha film were registered in a 8300
spectrometer model (Shimadzu, Tokyo, Japan) in the range of 4000 to 400 cm-1.
The films were prepared by successive casting and solvent evaporation from
polymer solutions in CHCl3 on KBr window. Unaged trans 1,4- polyisoprene from
purified raw gutta-percha was heated into films at 140 °C in air at different periods
and thermal oxidations. The samples were then studied by FT-IR spectroscopy.
Chemical groups were identified by FT-IR spectroscopy, which is an
analysis based on the vibrational and rotational motions of a molecular bond (Pavia
et al. 1996).
Statistical analysis
The data collected for each sample were entered into a spreadsheet
and analyzed statistically using SPSS for Windows (SPSS Inc., Chicago, Ill, USA).
The Kruskal-Wallis test was used to test the null hypothesis that there is no
relationship between degradation of trans 1,4- polyisoprene and heating promoted
by thermoplastic obturation techniques.
Results Data obtained from FT-IR spectrum (Figure 1) and GPC (peak molar
mass and elution volume) for the root filling samples are shown in Table 2. The
GPC curve of the unheated gutta-percha was unimodal with a maximum peak at
13.89 mL, corresponding to a molar mass peak (Mpk) of 4.5 x 105 g/mol, in
agreement with the values reported, ranging from 1 x 105 to 2.5 x 106 g/mol
(Tanaka 1989).
A maximum peak shift to higher elution volume for root canals filled at
different techniques was noted. The consequent decrease in molar mass indicated
that polymer degradation by the backbone cleavage of polyisoprene (Table 2). The
results were statistically analyzed (SPSS for windows) and decrease in polymer
Capítulo 3
53
molar mass and production of carboxyl and hydroxyl groups in the polymer were
observed after use of TC (10 sec) and VC obturation techniques, p=0.0001 and
p=0.0005, respectively, for both gutta-percha brands.
Table 3 - Means of FT-IR (Mpk) and GPC (elution volume) results obtained from
polyisoprene extracted from filling materials.
Mpk (g/mol) Groups Techniques
Before after Elution volume (mL)
I TC (3 seconds) 6.2 X 105 6.1 X 105 13.67
II TC (3 seconds) 5.5 X 105 4.5 X 105 13.89
III TC (10 seconds) 6.2 X 105 1.7 X 104 19.34
IV TC (10 seconds) 5.5 X 105 1.3 X 104 19.79
V WC 6.2 X 105 5.3 X 105 13.66
VI WC 5.5 X 105 2.9 X 105 13.83
VII VC 6.2 X 105 3.5 X 104 20.33
VIIII VC 5.5 X 105 3.9 X 104 20.09
IX MC 1.7 X 105 1.5 X 105 13.56
X Microflow 1.3 X 105 1.1 X 105 13.67
XI Obtura 4.8 X 105 4.3 X 105 13.56
XII Obtura flow 2.2 X 105 2.0 X 105 13.45
XIII Thermafil 1.9 X 105 1.5 X 105 13.61 *TC: thermocompaction; WC: wave of condensation; VC: vertical compression; MC: Microseal cone
Capítulo 3
54
Discussion The degradation of trans 1,4- polyisoprene occurs due to temperature,
exposure to light, as well as to chemical (oxygen, ozone, metal) (Somers et al.
2000, Rodrigues et al. 2004) and biological environmental shifts (microorganisms,
enzyme) (Bode et al. 2001, Enoki et al. 2001, Sato et al. 2003, Silva Jr et al. 2006).
Careful must be taken when applying heating techniques on gutta-
percha cones during obturation procedures. Thermocompaction (10 seconds) and
vertical compression with uncontrolled heat source promote excessive intracanal
heating causing degradation of gutta-percha polymer.
This degradation can be seen through the FT-IR analysis (figure 1), that
shows formation of degradated products including volatile ones. According to it, the
GPC analysis showed break of carbon chain of the gutta-percha polymer, with
Figure 1- FT-IR spectra of no heated
dental gutta-percha and polymer
(trans-polyisoprene) extracted from
root canal after after use of
different thermoplastic obturation
techniques.
Capítulo 3
55
formation of short and low molecular weight chains. This was concluded based on
the comparison with polyisoprene 1,4 trans polymer molecular weight that has
carbon chains whose molecular weight varies from 1 x 105 to 2.5 x 106 g/mol
(Tanaka 1989), clearly observed in all brands before usage.
After the use of such techniques, thermocompaction (10 seconds) and
vertical compression, it was observed that the two brands mentioned previously
caused formation of carbon chains with molecular weight inferior to those before
usage. Consequently polymer degradation occurred, forming new compounds with
inferior molecular weight such as peroxides and volatile products. A result of this is
loss of stability of the material and molar mass reduction that will jeopardize the
sealing capability of pulpar cavity permitting root canal reinfection, as observed by
Silva-Jr et al. (2006).
The degradation reaction includes chemical changes that can be
analysed by FT-IR. Three important regions, using the FT-IR spectra, (Figure 1)
could be considered after aging: (a) 3400-3420 cm-1 attributed to OH stretching; (b)
1715-1737 cm-1, due to C=O stretching; and (c) 797-881 cm-1, attributed to =C-H
bending from trans 1,4- isomer. All aged cones demonstrated the presence of OH
and C=O groups. They correspond to degradation products such as alcohols,
carboxylic acid, hydroperoxide, aldehyde, ketone, ether or ester, of which some are
present in the oxidation of polyisoprenes (Alam et al. 2000). The presence of
groups containing oxygen indicates that the degradation process includes
oxidation, as reported by Silva Jr et al. (2006).
Another important effect of volatile product formation during degradation
is the polymer weight loss. Determination of residual weight of the cis-1,4-
polyisoprene sample degraded by bacteria, for example, showed weight losses up
to 18% for 10 weeks of incubation at 30°C (Enoki et al. 2003).More weight loss
(80%) was also verified in the oxidation of vulcanized rubbers in lipid peroxidation
(Sato et al. 2003). The weight loss in gutta-percha polymer could make the cone
material more porous and could reduce its root canal sealing property.
Capítulo 3
56
Unheated gutta-percha is more crystalline than those overheated,
showing amorphous polymer profile. The formation of peroxide products,
crosslinking and cleavage of main chain, are factors that might be responsible for
reducing crystallinity (Richardson & Sacher 1953).
In thermal oxidation of trans-1,4-polyisoprene films at 140°C an increase
in C=O stretching (1720 cm-1) (figure 1 a) and OH stretching (3448 cm-1) (figure 1
b)absorbance was observed, as well as a decrease in =C-H bending (835 cm–1)
(figure 1 c). There is also an increase in the region around 1100 cm–1. The same
spectral changes are observed in vivo aging of gutta-percha cone, according Silva
Jr et al. (2006). Some differences between the in vivo aging of cone and thermal
oxidation of gutta-percha polymer could also be noted. First of all, OH and C=O
bands are much more relatively intense in polymer heated. This is the end of
thermal oxidation, because all C=C have been consumed. Second of all, the region
around 1300-1800 cm-1 in in vivo aging material is much more complex. Finally, the
bands intensity for heated material has a clear tendency (increase in OH and C=O
and decrease in =C-H) with time of heating, not shown for in vivo aging. As
expected, the in vivo degradation is much slower and a more complex process.
The results of this study show that this parameter is important in clinical
applications, during the root canal system filling steps, when choosing the ideal
temperature to make the gutta-percha cone flow. During clinical treatment, gutta-
percha should be plastified under adequate and controlled conditions so as not to
be permanently altered and/or lose its chemical characteristics. The use of
uncontrolled heat source can overheat gutta-percha up close to 300OC causing its
degradation (Bode et al. 2001). Heat source might be carefully used and
condensator should be heated only for few seconds before condensating and
cutting the obturation material; if overheated periodontal damages might occur (Mc
Cullagh et al. 2000).
Other studies have been undertaken, seeking to correlate physical
properties, chemical composition and clinical behaviour to the different root canal
materials readily available to the clinician.
Capítulo 3
57
CONCLUSION
Trans-1,4-polyisoprene from gutta-percha cone degrades with high
temperature. The degree of degradation seems to depend on increase of
temperature. The technique of root canal filling can be an important factor on the
root canal treatment durability, principally because of possible precocious
degradation of gutta-percha by excessive heat, reduction on sealing property
caused by polymer weight loss.
REFERENCES
1. Alam TM, Celina M, Assink RA, Clough RL, Gillen KT, Wheeler DR (2000)
Investigation of oxidative degradation in polymers using O17 NMR.
Macromolecules 33, 1181-90.
2. Arvanitoyannis I, Kolokuris I, Robinson C, Blanshard JMV (1993) Synergic
action of aging and moisture on native and different grades of commercial
gutta-percha (trans-polyisoprene) Journal of Applied Polymer Science 47,
1905-14.
3. Bode HB, Kerkhoff K, Jendrossek D (2001) Bacterial degradation of natural
and synthetic rubber. Biomacromolecules 2, 295-303.
4. Elias H-G (1997) An Introduction to Polymer Science,1st edn. Weinheim,
Germany: VCH, 32-4.
5. Enoki M, Dol Y, Iwata T (2003) Oxidative degradation of cis- and trans-1,4
polyisoprenes and vulcanized natural rubber with enzyme-mediator systems.
Biomacromolecules 4, 314-20.
6. Friedman CE, Sandrick JL, Heuer MA, Rapp GW (1997) Composition and
physical properties of gutta-percha endodontic filling materials. Journal of
Endodontics 3, 304-8.
7. Gilhooly RMP, Hayes SJ, Bryant ST, Dummer PMH (2001). Comparison of
lateral condensation and themomechanically compacted warm α-phase gutta-
percha with a single cone for obturating curved root canals. Oral Surgery Oral
Medicine Oral Pathol Oral Radiology Endodontics 91, 89-94.
Capítulo 3
58
8. Goldberg F, Artaza L, De Silvio A (2001) Effectiveness of different obturation
techniques in the filling of simulated lateral canals. Journal of Endodontics 27,
362-4.
9. Gulabivala K, Holt R, Long B (1998) An in vitro comparison of
thermoplasticized gutta-percha obturation techniques with cold lateral
condensation. Endodontic and Dental Traumatology 14, 262-9.
10. Gurgel-Filho ED, Feitosa JPA, Teixeira FB, de Paula RCM, Silva Jr JBA,
Souza-Filho FJ (2003) Chemical and X-ray analyses of five brands of dental
gutta-percha cone. International Endodontic Journal 36, 302-7.
11. Gurgel-Filho ED, Feitosa JPA, Gomes BPFA, Ferraz CCR, Souza-Filho FJ,
Teixeira FB (2006) Assessment of different gutta-percha brands during the
filling of simulated lateral canals. International Endodontic Journal 39, 113-8.
12. Gutmann JL, Saunders WP, Saunders EM, Nguyen L (1993) An assessment
of the plastic Thermafil obturation technique. Part 1. Radiographic evaluation
of adaptation and placement. International Endodontic Journal 26, 173-8.
13. Hauman CH, Love RM (2003) Biocompatibility of dental materials used in
contemporary endodontic therapy. Part 2. Root-canal-filling materials.
International Endodontic Journal 36, 147-60.
14. Maniglia-Ferreira C, Silva Jr JBA, Paula RCM, Feitosa JPA, Cortez DGN,
Zaia AA, Souza-Filho FJ (2005) Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical
composition and X-ray diffraction analysis. Brazilian Oral Reseach 19, 193-7.
15. Maniglia-Ferreira C, Silva Jr JBA, Paula RCM, Feitosa JPA, Zaia AA, Ferraz
CCR, Gomes BPFA, Souza-Filho FJ (2006) Degradation of trans-
polyisoprene overtime following the analysis of root fillings removed during
conventional retreatment. International Endodontic Journal 40, 25-30.
16. Mc Cullagh JJ, Setchell DJ, Gulabivala K, Hussey DL, Iagioni P, Lamey PJ,
Bailey G (2000) A comparison of thermocouple and infrared thermographic
analysis of temperature rise on the root surface during the continuous wave of
condensation technique. International Endodontic Journal 33, 326-32.
Capítulo 3
59
17. Nguyen NT (1994) Obturation of the root canal system. In: Cohen S, Burns
RC, editors Pathways of the pulp. St Louis: CV Mosby. p. 219-71.
18. Oliet S, Sorin SM (1977) Effect of aging on the mechanical properties of
hand-rolled gutta-percha endodotic cones. Oral Surgery 43, 955-62.
19. Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS (1996) Introduction to Spectroscopy: A
Guide for Students of Organic Chemistry, 2nd edn. Orlando, Florida, USA:
Saunders college Publishing, 14-29.
20. Reader CM, Himel VT, Germain LP, Hoen MM (1993) Effect of three
obturation techniques on the filling of lateral canals and the main canal.
Journal of Endodontics 19, 404-8.
21. Richardson WS, Sacher A (1953) Infrared examination of various
polyisoprenes. Journal of Polymer Science 10, 353-370.
22. Rodrigues FHA, Feitosa JPA, Ricardo NMPS, Heathey F (2004). Ozonation
of unstretched natural rubber film from Hevea brasiliensis studied by ozone
consumption and 13C NMR. Polym Int; 53: 733-9.
23. Sato S, Honda Y, Kuwahara M, Watanabe T (2003) Degradation of
vulcanized and nonvulcanized polyisoprene rubbers by lipid peroxidation
catalyzed by oxidative enzymes and transition metals. Biomacromolecules 4,
321-9.
24. Sawada H (1987) Depolymerization In Encyclopedia of Polymer Science and
Engineering, John Wiley & Sons, 4, 719.
25. Schilder H (1967) Filling root canals in three dimensions. Dental Clinic of
North America 11, 723-44.
26. Silva Jr JBA, Paula RCM, Feitosa JPA, Gurgel-Filho ED, Maniglia-Ferreira C,
Souza-Filho FJ (2006) In vivo aging of gutta-percha endodontic cone. Journal
of Applied Polymer Science 100, 4082-8.
27. Somers AE, Bastow TJ, Burgar MI, Forsyth M, Hill AJ (2000) Quantifying
rubber degradation using NMR. Polymer Degradation and Stability 70, 31-7.
28. Tanaka Y (1989) Structure and biosynthesis mechanism of natural
polyisoprene. Program Polymer Science 14, 339-71.
Capítulo 3
60
29. Weine FS (1984). The enigma of the lateral canal. Dental Clinic of North
America 28, 833-52.
Capítulo 4
61
3.4. CAPÍTULO 4 TÍTULO: Degradation of trans-polyisoprene overtime following the analysis of root fillings
removed during conventional retreatment.
PERIÓDICO ENVIADO International Endodontic Journal.
CONDIÇÃO ATUAL Artigo enviado para publicação em maio de 2007, publicado publicado
no volume 40, número 1, paginas 25-30, ano 2007.
Capítulo 4
62
Degradation of trans-polyisoprene overtime following the analysis of root fillings
removed during conventional retreatment
C Maniglia-Ferreira1, J B A Silva Jr2, R C M de Paula2, J P A Feitosa2, A A Zaia3, C
C R Ferraz3, B P F A Gomes3, F J Souza-Filho3
1 Department of Endodontics, University of Fortaleza, UNIFOR, Brazil. 2 Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará,
UFC, Brazil. 3 Department of Endodontics, Dental Faculty of Piracicaba, State University of
Campinas, UNICAMP, Brazil.
Running title: Degradation of trans- polyisoprene
Keywords: Root canal therapy; Treatment outcome; trans- polyisoprene; In vivo
degradation.
Correspondence: Cláudio Maniglia-Ferreira. Rua Bento Albuquerque, 685, ap. 1102, Papicu,
Fortaleza – CE, CEP: 60190-080, Brazil, Tel: 55-85-262-5320, E-mail:
Capítulo 4
63
Abstract Aim To evaluate in vivo degradation of root filling materials over time.
Methodology Thirty-six root filled teeth with or without periapical lesions were
selected. Teeth with poor coronal restoration were not included. The teeth had
been root filled 3 to 30 years previous and were scheduled for conventional
retreatment. The association of root canal treatment, age, periapical lesion and
root filling degradation was investigated. The filling material was removed from the
root canal using files and no solvent. Trans 1,4- polyisoprene was isolated through
solubilization of root filling remnants in chloroform followed by filtration and
centrifugation. Gel permeation chromatography (GPC) and infrared spectroscopy
(FT-IR) were utilized to study the occurrence and degree of degradation. The GPC
and FT-IR data were collected for each sample and analysed statistically using the
Kruskal-Wallis test.
Results Degradation of trans 1,4- polyisoprene was a slow process. The process
identified as an oxidation reaction through the production of carboxyl and hydroxyl
groups. Compared to the control group, significant molar mass decrease was
noted after 15 years (p=0.0146) in teeth with no periapical lesions. However, in
teeth associated with periapical lesions the number of years for significant
degradation was reduced to 5 (p=0.0009).
Conclusion Polyisoprene degrades inside root canals as an oxidative process.
The presence of periapical lesions was associated with a more rapid onset of
degradation.
Capítulo 4
64
Introduction Re-infection of the root canal system is one of the factors that influences
the outcome of root canal treatment (Ray & Trope 1995, Zaia et al. 2002). Bacteria,
or their products, are considered to be the primary aetiological agents of
periradicular pathosis (Kakehashi et al. 1965, Takahashi 1998). Therefore, their
elimination is one of the most important steps in root canal treatment (Pinheiro et
al. 2003). When the root canal is only partially cleaned, shaped and filled the
association with disease increases (Sjögren et al. 1997). Persisting bacteria in root
canals have survived biomechanical procedures, and are often located in non-
instrumented areas (Fukushima et al. 1990). The root filling aims at entombing
bacteria and also prevents re-infection from a coronal direction (Pinheiro et al.
2003).
The purpose of the filling phase of root canal treatment is to leave the
tooth in the most biologically inert condition possible (Carrotte 2004) by preventing
microorganisms from re-entering the root canal system, and isolating any
microorganisms that may remain within the tooth from nutrients in tissue fluids
(Vivacqua-Gomes et al. 2005). It is generally believed that the amount of sealer
should be minimized in favour of gutta-percha. This supposition is based on reports
that sealers dissolve over time and shrink during setting, leaving voids
(Georgopoulou et al. 1995). In fact, dissolution of zinc eugenol-oxide endodontic
sealers was shown to start within 3 hours of exposure to the apical region and to
continue for at least 6 months (Kazemi et al. 1993).
Retreatment of an existing root filling is indicated for prosthetic reasons
or because of post-treatment disease (Sjögren et al. 1997, Pinheiro et al. 2003).
Gutta-percha is the most widely used material for root fillings and has
been used for more than 100 years (Tagger & Gold 1988, Vajrabhaya et al. 2004).
Polyisoprene (trans-1,4) is one of the components of gutta-percha cones, and
represents 14.5 to 21.8% of its weight (Friedman et al. 1977, Gurgel-Filho et al.
2003). The other constituents are: wax, resins (1.0 to 10.4 %) (Friedman et al.
1977), ZnO (36.6 to 84.3 %) and BaSO4 (0 to 31.2%) (Marciano & Michailesco
Capítulo 4
65
1989, Gurgel-Filho et al. 2003, Maniglia-Ferreira et al. 2005). Unfortunately,
degradation of polyisoprene can occur as a result of several factors such as
increase in temperature, exposure to light, as well as to chemical and biological
environmental changes (Sawada 1987, Somers et al. 2000, Bode et al. 2001,
Enoki et al. 2001, Sato et al. 2003).
The aging of dental gutta-percha has been studied in order to verify the
effect of time on its mechanical properties (Oliet & Sorin 1977), and the synergic
action of age and moisture on the material (Arvanitoyannis et al. 1993).
Arvanitoyannis et al. (1993) studied commercial brands of gutta-percha stored in
different laboratory environment conditions (time, temperature, humidity) to prevent
degradation before root canal filling. Recently, chemical aspects of in vivo aging of
gutta-percha cones have been reported (Silva Jr et al. 2006). However, the
consequence of this degradation of gutta-percha on the long-term outcome of root
canal treatment was not discussed.
The purpose of this work was to determine the degradation of a root
filling material (trans polyisoprene), removed from root canals that had been placed
for periods of between 3-30 years.
Materials and Methods Samples
Thirty-six patients with teeth with or without periapical lesions and that
required non-surgical root canal retreatment for prosthetic reasons were selected
from those attending the Fortaleza Dental School (University of Fortaleza), CE,
Brazil. A detailed medical and dental history was obtained from each patient. The
Ethical Committee in Research of the Dental School of Fortaleza (University of
Fortaleza) approved a protocol describing the sample collection for this
investigation. Teeth with poor coronal restorations (any permanent restoration with
radiographic signs of overhangs, recurrent decay or open margins) were excluded
(Tronstad et al. 2000). The filling material within 36 roots, treated 3-30 years
Capítulo 4
66
previous, were removed and analysed. The patients provided information on the
date when the root canal fillings were performed.
Sampling procedures After access cavity preparation, the teeth were individually isolated from
the oral cavity with a rubber dam and disinfected with a 2% chlorhexidine solution.
The removal of filling materials from the root canals was completed using
Hedströem files (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland) without solvent. The
samples were than submitted to dissolution in chloroform (Synth, Diadema, São
Paulo, Brazil) over night by stirring at room temperature (28 °C). After this, the
mixture was passed through a cotton filter to remove inorganic or insoluble
materials. The solution was centrifuged (Andreas Hettich GmbH & Co., KG,
Tuttlingen, Germany) at 6000 rpm for 10 min to separate the small solid particles
that remained after filtration and to obtain clear solutions. Gel permeation
chromatography (GPC) and infrared spectroscopy (FT-IR) were then used to
analyse the materials. Raw gutta-percha (Tanariman Industrial Ltda, Manaus,
Amazon, Brazil) used for the production of gutta-percha cones was purified by
dissolution in chloroform and precipitation with methanol (Synth, Diadema, São
Paulo, Brazil). This gutta-percha was included as a control in relation to the
degradation because it was a non-manipulated polymer, recently obtained and had
not undergone degradation.
Three different cases from each chosen year were collected (12
different periods) for the analyses of the filing material, resulting in 36 samples. It
was also considered their periapical conditions. The final values for GPC and FT-
IR were taken as the averages of the results obtained for all the specimens of
every age and periapical condition. Therefore we had triplicate samples that had
similar results, indicating coherence in our results.
Gel permeation chromatography (GPC)
Capítulo 4
67
The chromatographic study was performed using a liquid
chromatography HPLC system with a refractive index detector, RID-6A (LC-10AD,
Shimadzu, Tokyo, Japan). A series connected system including a pre-column and
two Phenomenex columns (Linear/Mixed 5 and 5U) was used, and toluene (Synth,
Diadema, São Paulo, Brazil) was employed as the eluent at a flow-rate of 1 mL/min
at 25°C. All sample solutions were filtrated in PTFE membranes (Sigma-Aldrich
Co., St. Louis, Missouri, USA). The instrument was calibrated with polystyrene
standards (Shodex-Showa, Orlando, Florida, USA), with molar mass, Mw, ranging
from 1.13 x 103 to 2.15 x 106 g/mol.
GPC is a method used for the determination of the molecular weight of
polymers. It employs a liquid chromatography that separates molecules according
to molecular weight (Elias 1997).
FT-IR spectroscopy analysis
FT-IR spectra of gutta-percha film were registered in a 8300
spectrometer model (Shimadzu, Tokyo, Japan) in the range of 4000 to 400 cm-1.
The films were prepared by successive casting and solvent evaporation from
polymer solutions in CHCl3 on KBr window. Unaged trans 1,4- polyisoprene from
purified raw gutta-percha was heated into films at 140 °C in air at different periods
and thermal oxidations. The samples were then studied by FT-IR spectroscopy.
Chemical groups were identified by FT-IR spectroscopy, which is an
analysis based on the vibrational and rotational motions of a molecular bond (Pavia
et al. 1996).
Statistical analysis The data collected for each sample were entered into a spreadsheet
and analysed statistically using SPSS for Windows (SPSS Inc., Chicago, Ill, USA).
The Kruskal-Wallis test was used to test the null hypothesis that there is no
relationship between the root filling material, aging and degradation of trans 1,4-
polyisoprene.
Capítulo 4
68
Results Data obtained from FT-IR spectrum (Figure 1) and GPC (peak molar
mass and elution volume) for the root filling samples are shown in Table 1. The
GPC curve of the unaged gutta-percha was unimodal with a maximum peak at
14.5 mL, corresponding to a molar mass peak (Mpk) of 5.7 x 105 g/mol, in
agreement with the values reported, ranging from 1 x 105 to 2.5 x 106 g/mol25. A
maximum peak shift to higher elution volume for root canals filled at different ages
was noted. The consequent decrease in molar mass indicated polymer
degradation by the backbone cleavage of polyisoprene (Table 1).
Table 1 FT-IR and GPC results obtained from polyisoprene extracted from filling
materials.
GPC estimated aging degree from FT-IR Aging time
(years) Elution volume
(mL)
a Mpk x 10-5
(g/mol)
OH formation C=O formation Average value
Control 14.5 5.7 1 5 3.0
5 14.6 5.2 7 13 10.0
10 14.8 4.5 18 15 16.5
15 16.1 3.8 30 25 27.5
20 17.0 3.6 33 28 30.5
30 18.7 1.7 50 33 41.5
5* 17.8 2.6 36 31 33.5
10* 21.7 0.46 79 62 70.5 a Mpk is peak molar mass of polyisoprene
* Presence of periapical lesion (root canal infection)
After 15 years the root filling materials demonstrated a decrease of C=C
bonds, and an increase of OH and C=O formation, confirming degradation of
polyisoprene and formation of volatile products, suggesting that the polymer lost
Capítulo 4
69
weight during degradation. Degradation of trans 1,4- polyisoprene was a slow
process. The process identified as an oxidation reaction through the production of
carboxyl and hydroxyl groups. Compared to the control group, significant molar
mass decrease was noted after 15 years (p=0.0146) in teeth with no periapical
lesions. However, in teeth associated with periapical lesions the number of years
for significant degradation was reduced to 5 (p=0.0009).
Discussion The degradation of trans 1,4- polyisoprene occurs due to temperature,
exposure to light, as well as to chemical (oxygen, ozone, metal) (Somer et al.
Figure 1- FT-IR spectra of non-aged
trans-polyisoprene and polymer
extracted from gutta-percha cone
aged in vivo for different periods
(0, 5, 10, 15, 20 and 30 years
without periapical lesion and 5
and 10 years with periapical
lesion).
Capítulo 4
70
2000, Rodrigues et al. 2004) and biological environmental shifts (microorganisms,
enzyme) (Bode et al. 2001, Enoki et al. 2001, Sato et al. 2003).
The degree of degradation increased with time of aging (Table 1).
Comparison between degradation intensity for filling material aged for 5 and 10
years in teeth without apical pathosis and those with apical pathosis revealed that
aging depended on other factors besides time. No induction period was observed,
indicating that the degradation process begins immediately after gutta-percha
cones are placed inside the root canal, or in fact, after they are produced.
However, degradation is a slow process.
The degradation reaction includes chemical changes that can be
analysed by FT-IR. Three important regions, using the FT-IR spectra, (Figure 1)
could be considered after aging: (a) 3400-3420 cm-1 attributed to OH stretching; (b)
1715-1737 cm-1, due to C=O stretching; and (c) 797-881 cm-1, attributed to =C-H
bending from trans 1,4- isomer. All aged cones demonstrated the presence of OH
and C=O groups. They correspond to degradation products such as alcohols,
carboxylic acid, hydroperoxide, aldehyde, ketone, ether or ester, of which some are
present in the oxidation of polyisoprenes (Alam et al. 2000). The presence of
groups containing oxygen indicates that the aging process includes oxidation, as
reported by Silva Jr et al. (2006).
According to Silva Jr et al. (2006), two main changes were verified
during in vivo aging: a) the decrease in polymer molar mass, as an indication of
polymer backbone cleavage; and b) the production of carboxyl (C=O) and hydroxyl
(OH) groups from the residual polymer. This indicates that the aging process
involves a reaction with oxygen, which explains the low constant rate, probably
caused by the low oxygen content available inside the root canal. An abnormally
high degree of aging was observed in teeth with apical pathosis (Figure 1- 5 and
10 years), which may be related to the presence of microorganisms and a possible
raise in polymer degradation, as proposed by Silva Jr. et al. (2006).
The results showed that 15 years after root canal treatment, the
composition of gutta-percha can be modified substantially with a resultant loss in
Capítulo 4
71
the mass of the root canal filling material, that may result in empty spaces inside
the root canal system that could permit bacterial re-colonization. Thus, the
degradation process may be associated with post-treatment disease and the
outcome of root canal treatment (Sjögren et al. 1997, Pinheiro et al. 2003, Valois et
al. 2005).
As expected, a decrease of the molar mass was associated with the
increase of age. This fact can be attributed to depolymerization (Somers et al.
2000). Cones in teeth for 10 years with apical pathosis, revealed the greatest
degree of aging (71%), in agreement with results shown on Figure 1 (10 periapical
lesion) and with results found by Silva Jr. et al. (2006).
Taking into account that the in vivo aging process is an oxidation
reaction and could be associated with microbial degradation, some variables can
be important, such as the presence of voids in root canal fillings, apical foramen
dimension or obliteration, amount and kind of bacteria from infection, amount of
oxygen available and coronal and apical leakage. The degradation mechanism is
complex and seems to be influenced by these many variables.
Many microorganisms have been reported to degrade polyisoprene
rubbers. The most common belong to actinomyces species such as Streptomyces,
Amycolatopsis, and Nocardia sp (Sato et al. 2003). Actinomyces is one of the
bacteria found in root canal infection (Adib et al. 2004) that could promote trans
1,4- polyisoprene degradation. The biochemical and molecular basis of
polyisoprene degradation is poorly understood (Bode et al. 2001). It is assumed
that biodegradation of the polymer backbone occurred via oxidative cleavage of
double bonds (Bode et al. 2001, Enoki et al. 2001, Sato et al. 2003), as was
verified in the in vivo aging of gutta-percha cones.
Another important effect of volatile product formation during degradation
is the weight loss of the polymer. Determination of residual weight of the cis 1,4-
polyisoprene sample degraded by bacteria, for example, showed weight losses of
up to 18% after 10 weeks of incubation at 30°C (Bode et al. 2001). A greater
weight loss (80%) was also verified in the oxidation of vulcanized rubbers in lipid
Capítulo 4
72
peroxidation initiated by Fenton reaction (reaction between Fe(II) and H2O2) at
30°C (Sato et al. 2003). The weight loss of the gutta-percha polymer could make
the material more porous and reduce its root canal sealing property.
Gutta-percha aging could be an important factor for root canal filling
longevity, principally because of possible migration of cytotoxic degradation
products to periodontal tissue and reduction of the sealing property caused by
polymer weight loss (Silva Jr. et al. 2006).
Conclusion Polyisoprene degrades inside the root canal. The degradation begins
soon after the root treatment, but occurs slowly up to 15 years. The process is
oxidative and its intensity seems to depend on factors besides time of aging. An
increase in degradation was noted in teeth with apical pathosis.
References
Adib V, Spratt D, Ng Y-L, Gulabivala K (2004) Cultivable microbial flora associated
with persistent periapical disease and coronal leakage after root canal
treatment: a preliminary study. International Endodontic Journal 37, 542-51.
Alam TM, Celina M, Assink RA, Clough RL, Gillen KT, Wheeler DR (2000)
Investigation of oxidative degradation in polymers using 17O NMR.
Macromolecules 33, 1181-90.
Arvanitoyannis I, Kolokuris I, Robinson C, Blanshard JMV (1993) Synergic action
of aging and moisture on native and different grades of commercial gutta-
percha (trans-polyisoprene) Journal of Applied Polymer Science 47, 1905-14.
Bode HB, Kerkhoff K, Jendrossek D (2001) Bacterial degradation of natural and
synthetic rubber. Biomacromolecules 2, 295-303.
Carrotte P (2004) Endodontics: part 8 – Filling the root canal system. British Dental
Journal 197, 667-72.
Elias H-G (1997) An Introduction to Polymer Science,1st edn. Weinheim, Germany:
VCH, 32-4.
Capítulo 4
73
Enoki M, Dol Y, Iwata T (2003) Oxidative degradation of cis- and trans-1,4
polyisoprenes and vulcanized natural rubber with enzyme-mediator systems.
Biomacromolecules 4, 314-20.
Friedman CE, Sandrick JL, Heuer MA, Rapp GW (1977) Composition and physical
properties of gutta-percha endodontic filling materials. Journal of Endodontics
3, 304-8.
Fukushima H, Yamamoto K, Sagawa H, Leung KP, Walker CB (1990) Localization
and identification of root canal bacteria in clinically asymptomatic periapical
pathosis. Journal of Endodontics 11, 534-8.
Georgopoulou MK, Wu M-K, Nikolaou A, Wesselink PR (1995) Effect of thickness
on the sealing ability of some root canal sealers. Oral Surgery Oral Medicine
Oral Pathology and Endodontics 80, 338-43.
Gurgel-Filho ED, Feitosa JPA, Teixeira FB, de Paula RCM, Silva Jr JBA, Souza-
Filho FJ (2003) Chemical and X-ray analyses of five brands of dental gutta-
percha cone. International Endodontic Journal 36, 302-7.
Kakehashi S, Stanley HR, Fitzgerald RJ (1965) The effects of surgical exposures
of dental pulps in germ-free and conventional laboratory rats. Oral Surgery Oral
Medicine Oral Pathology 20, 340-9.
Kazemi RB, Safavi KE, Spangberg LSW (1993) Dimensional changes of
endodontic sealers. Oral Surgery Oral Medicine and Oral Pathology 76, 766-71.
Maniglia-Ferreira C, Silva Jr JBA, Paula RCM, Feitosa JPA, Cortez DGN, Zaia AA,
Souza-Filho FJ (2005) Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical
composition and X-ray diffraction analysis. Brazilian Oral Research 19, 193-7.
Marciano J, Michailesco PM (1989) Dental gutta-percha: chemical composition, X-
ray identification, enthalpic studies and clinical implications. Journal of
Endodontics 15,149-53.
Oliet S, Sorin SM (1977) Effect of aging on the mechanical properties of hand-
rolled gutta-percha endodotic cones. Oral Surgery Oral Medicine and Oral
Pathology 43, 955-62.
Capítulo 4
74
Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS (1996) Introduction to Spectroscopy: A Guide for
Students of Organic Chemistry, 2nd edn. Orlando, Florida, USA: Saunders
college Publishing, 14-29.
Pinheiro ET, Gomes BPFA, Ferraz CCR, Sousa ELR, Teixeira FB, Souza-Filho FJ
(2003) Microorganisms from canals of root-filled teeth with periapical lesions.
International Endodontic Journal 36, 1-11.
Ray HA, Trope M (1995) Periapical status of endodontically treated teeth in relation
to the technical quality of the root filling and the coronal restoration.
International Endodontic Journal 28, 12-8.
Rodrigues FHA, Feitosa JPA, Ricardo NMPS, Heathey F (2004) Ozonation of
unstretched natural rubber film from Hevea brasiliensis studied by ozone
consumption and 13C NMR. Polymer International 53, 733-9.
Sato S, Honda Y, Kuwahara M, Watanabe T (2003) Degradation of vulcanized and
nonvulcanized polyisoprene rubbers by lipid peroxidation catalyzed by oxidative
enzymes and transition metals. Biomacromolecules 4, 321-9.
Sawada H (1987) Depolymerization In Encyclopedia of Polymer Science and
Engineering, John Wiley & Sons, 4, 719.
Silva Jr JBA, Paula RCM, Feitosa JPA, Gurgel-Filho ED, Maniglia-Ferreira C,
Souza-Filho FJ (2006) In vivo aging of gutta-percha endodontic cone. Journal
of Applied Polymer Science 100, 4082-8.
Sjögren EK, Fidgor D, Persson S, Sundqvist G (1997) Influence of infection at the
time of root canal filling on the outcome of endodontic treatment of teeth with
apical periodontitis. International Endodontic Journal 30, 297-306.
Somers AE, Bastow TJ, Burgar MI, Forsyth M, Hill AJ (2000) Quantifying rubber
degradation using NMR. Polymer Degradation and Stability 70, 31-7.
Tagger M, Gold A (1989) Flow of various brands of gutta-percha cones under in
vitro thermomechanical compaction. Journal of Endodontics 14,115-20.
Takahashi K (1998) Microbiological, pathological, inflammatory, immunological and
molecular biological aspects of periradicular disease. International Endodontic
Journal 31, 311-25.
Capítulo 4
75
Tronstad L, Asbjrnsen K. Dving L, Pedersen I, Eriksen HM (2000) Influence of
coronal restorations on the apical heath of endodontically treated teeth.
Endodontics & Dental Traumatology 16, 218-21.
Vajrabhaya L-O, Suwannawong SK, Kamolroongwarakul R, Pewklieng L (2004)
Citotoxicity evaluation of gutta-percha solvents: Chloroform and G-P Solvent
(limonene). Oral Surgery Oral Medicine Oral Pathology Oral Radiology and
Endodontics 98, 756-8.
Valois CRA, Silva LP, Azevedo RB (2005) Effects of 2% chlorhexidine and 5.25%
sodium hypochlorite on gutta-percha cones studied by atomic force microscopy.
International Endodontic Journal 38, 425-9.
Vivacqua-Gomes N, Gurgel-Filho ED, Gomes BP, Ferraz CC, Zaia AA, Souza-
Filho FJ (2005) Recovery of Enterococcus faecalis after single- or multiple-visit
root canal treatments carried out in infected teeth ex vivo. International
Endodontic Journal 38, 697-704.
Zaia AA, Nakagawa R, De Quadros I, Gomes BPFA, Ferraz CCR, Teixeira FB,
Souza-Filho FJ (2002) An in vitro evaluation of four materials as barriers to
coronal microleakage in root filled teeth. International Endodontic Journal 35,
729-34.
76
Conclusão
77
4. CONCLUSÃO
Nas condições em que estes estudos foram realizados, pode-se concluir
que:
1- Foram encontrados cones sem o agente radiopacificador sulfato de bário. Os
componentes guta-percha e óxido de zinco variaram de 15,2% a 21,6% e 69,8% e
81,9%, respectivamente. Foram encontradas concentrações muito elevadas,
consideradas anormais, de ceras/resinas para a marca Dentsply (FM), e de guta-
percha para a marca Dentsply (TP).
2- A maioria dos produtos analisados demonstrou comportamento típico de guta-
percha em fase β, apresentando dois picos endotérmicos. Os cones 0.04 e 0.06,
da marca Dentsply demonstraram apenas um pico endotérmico, o que é
característica de comportamento térmico de polímero tipo cis-1,4 poliisopreno. O
aquecimento acima de 130ºC causou alterações irreversíveis no comportamento
térmico das amostras testadas. As temperaturas de transição de fase variaram
entre 48,6ºC e 55,7ºC, da fase β para a fase α, e entre as fases α e amorfa, a
temperatura oscilou entre 59,9ºC e 62,3ºC. Não foram observadas diferenças de
composição química que causassem alterações de comportamento térmico.
3- Aquecimento acima de 1300C causa degradação do polímero guta-percha
(trans 1,4-poliisopreno), gerando a formação de produtos voláteis e perda de
massa molar, o que compromete as propriedades de estabilidade dimensional do
material obturador. As técnicas da termocompactação (10 segundos) e da
compressão vertical, sem uso de fonte de calor controlada, apresentaram
degradação do polímero quando comparadas às demais técnicas de obturação de
canais radiculares que utilizam fontes seguras de aquecimento da guta-percha. A
técnica de obturação é um importante fator na determinação da qualidade e
durabilidade da obturação, prevenindo a degradação precoce do material
Conclusão
78
obturador em função de super aquecimento durante o procedimento de obturação
dos canais radiculares.
4- A guta-percha (trans 1,4-poliisopreno) degrada no interior do canal radicular. A
degradação inicia-se logo após a sua inserção no interior do canal radicular,
porém o processo é lento, sendo mais notado após 15 anos. O processo é
oxidativo e sua intensidade mostrou-se ser influenciada diretamente por fatores
além do envelhecimento natural do polímero, como a presença de infecção. A
degradação ocorreu de forma precoce em dentes associados à lesões periapicais,
ou seja, que estavam associados à infecção endodôntica ativa.
Referências
79
5. REFERÊNCIASZ 1. Alam TM, Celina M, Assink RA, Clough RL, Gillen KT, Wheeler DR.
Investigation of oxidative degradation in polymers using O17 NMR
Spectroscopy. Macromolecules 2000; 33(10): 1181-90.
2. Alves J, Walton R, Drake D. Coronal leakage: endotoxin penetration from
mixed bacterial communities through obturated, post-prepared root canals. J
Endod. 1998; 24(9): 587-91.
3. Basmadjian-Charles CL, Farge P, Bourgeois DM, Lebrun T. Factors influencing
the long-term results of endodontic treatment: a review of the literature. Int
Dent J. 2002; 52(2): 81-6.
4. Bernabé PFE. Estudo histopatológico realizado em dentes de cães com
lesão periapical após apicectomia e tratamento endodôntico via
retrógrada. Influência do nível da obturação e do material obturador. Araçatuba: UNESP, 352p. Tese (Livre-Docência), Faculdade de Odontologia
de Araçatuba, Universidade Estadual Paulista, 1994.
5. Blum JY, Parahy E, Machtou P. Warm vertical compaction sequences in
relation to gutta-percha temperature. J Endod. 1997; 23(5): 307-11.
6. Bowman CJ, Baumgartner JC. Gutta-percha obturation of lateral grooves and
depressions. J Endod. 2002; 28(3): 220-3.
7. Brandrup J, Immergut EH, Grulke EA (Editores). Polymer Handbook. 1a ed.
Nova York: J.Wiley Inc; 1999.
8. Buchanan LS. The continuous wave of obturation technique: 'centered'
condensation of warm gutta percha in 12 seconds. Dent Today. 1996; 15(1):
60-2.
9. Canalda-Sahli C, Berástequi-Jimeno E, Brau-Aquadé E. Apical sealing using
two thermoplasticized guta-percha techniques compared with lateral
condensation. J Endod. 1997; 25(10): 636-8.
Z De acordo com a norma da UNICAMP/FOP, baseada no modelo Vancouver. Abreviatura dos periódicos em conformidade com o Medline.
Referências
80
10. Combe EC, Cohen BD, Cummings K. Alpha-and beta-forms of gutta-percha in
products for root canal filling. Int Endod J. 2001; 34(6): 447-51.
11. Craig RG, Zuroff M, Rosenberg PA. The effect of endodontic materials on
periodontal ligament cell proliferation, alkaline phosphatase activity, and
extracellular matrix protein synthesis in vitro. J Endod. 1997; 23(8): 494-8.
12. Çalt S, Serper A. Dentinal tubule penetration of root canal sealers after root
canal dressing with calcium hydroxide. J Endod. 1999; 25(6): 431-3.
13. De Deus QD. Endodontia. 5 ed. Rio de Janeiro: Medsi; 1992.
14. De Deus QD. Frequency, location, and direction of the lateral, secondary, and
accessory canal. J Endod. 1975; 1(11): 361-6.
15. De Deus G, Gurgel-Filho ED, Ferreira CM, Coutinho-Filho T. Penetração
intratubular de cimentos endodônticos. Pesqui Odontol Bras. 2002; 16(4):
332-6.
16. De Deus GA, Martins F, Lima ACMR, Gurgel-Filho ED, Maniglia-Ferreira C,
Coutinho-Filho T. Analysis of the film thickness of a root canal sealer following
three obturation techniques. Braz Oral Res. 2003; 17(2): 119-25.
17. De Deus G, Murad CF, Reis CM, Gurgel-Filho ED, Coutinho-Filho T. Analysis
of the sealing ability of different obturation techniques in oval-shaped canals: a
study using a bacterial leakage model. Braz Oral Res. 2006; 20(1): 64-9.
18. Dow PR, Ingle JI. Isotope determination of root canal failure. Oral Surg Oral
Med Oral Pathol. 1955; 8(6): 1100-4.
19. Ferreira CM, Orsi IA, Fröner IC. Alteração de temperatura na superfície
radicular externa de dentes tratados endodonticamente durante preparo para
confecção de núcleo metálico fundido. Rev Odont USP. 1999; 13(3): 283-7.
20. Ferreira CM, Rosa OPS, Torres SA, Ferreira FBA, Bernardinelli N. Activity of
endodontic antibacterial agens against selected anaerobic bacteria. Braz Dent
J. 2002; 13(2): 118-22.
21. Friedman CE, Sandrick JL, Heuer MA, Rapp G.W. Composition and physical
properties of guta-percha endodontics filling materials. J Endod. 1977; 3(8):
304-8.
Referências
81
22. Gençoğlu N, Garip Y, Bak M, Samani S. Comparison of different gutta-percha
root filling techniques: Thermafil, Quick-fill, System B, and lateral condensation.
Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2002; 93(3): 333-6.
23. Goldberg F, Artaza LP, De Silvio AC. Influence of calcium hydroxide dressing
on the obturation of simulated lateral canals. J Endod. 2002; 28(2): 99-101.
24. Gomes BPFA, Drucker DB, Lilley JD. Positive and negative associations
between bacterial species in dental root canals. Microbios. 1994; 80(325):
321-43.
25. Goodman A, Schilder H, Aldrich W. The thermomechanical properties of guta-
percha. Part IV. A thermal profile of the warm guta-percha packing procedure.
Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1981; 51(5): 544-51.
26. Goodman A, Schilder H, Aldrich W. The thermomechanical properties of guta-
percha. II. The history and molecular chemistry of guta-percha. Oral Surg Oral
Med Oral Pathol. 1974; 37(6): 954-61.
27. Guerisoli DMZ, Marchesan MA, Walmsley AD, Lumley PJ, Pecora JD.
Evaluation of smear layer removal by EDTA and sodium hypochlorite with
ultrasonic agitation. Int Endod J. 2002; 35(5): 418-421.
28. Gurgel-Filho ED, Feitosa JPA, Teixeira FB, Paula RCM, Silva Jr JBA, Souza-
Filho FJ. Chemical and X-ray analyses of five brands of dental gutta-percha
cone. Int Endod J. 2003; 36(4): 302-7.
29. Gurgel-Filho ED, Feitosa JPA, Gomes BPFA, Ferraz CCR, Souza-Filho FJ,
Teixeira FB. Assessment of different gutta-percha brands during the filling of
simulated lateral canals. Int Endod J. 2006; 39(2): 113-8.
30. Gutmann JL, Witherspoon DE. Obturation of the cleaned an shaped root canal
system. In: Cohen S, Burns RC (ed). Pathways of the pulp. 8 ed. St. Louis:
Mosby; 2002. Cap. 9, p.293-364.
31. Hauman CHJ, Love RM. Biocompatibility of dental materials used in
contemporary endodontic therapy: a review. Part 2. Root-canal-filling materials.
Int Endod J. 2003; 36(2): 75-85.
Referências
82
32. Ivan G, Meghea A, Giurginca M, Iftimie N. Thermo-oxidative degradation of
some elastomers with a high content 3,4 isoprene units. Pol Degr Stab. 2003;
80(7):397-402.
33. Johansson BI. A methodological study of the mechanical properties of
endodontic gutta-percha. J Endod. 1980; 6(10): 781-3.
34. Johnson WB. A new gutta-percha filling technique. J Endod. 1978; 4(6): 184-8.
35. Kakehashi S, Stanley HR, Fitzgerald RJ. The effects of surgical exposures of
dental pulps in germ-free and conventional laboratory rats. Oral Surg Oral Med
Oral Pathol. 1965; 20(3): 340-9.
36. Lea CS, Apicella MJ, Mines P, Yancich PP, Parker MH. Comparison of the
obturation density of cold lateral compaction versus warm vertical compaction
using the continuous wave of condensation technique. J Endod. 2005; 31(1):
37-9.
37. Lee FS, Van Cura J, Be Gole EA comparison of the root surface temperature
using different heat sources. J Endod. 1998; 24(9): 617-20.
38. Leonardo MR. Endodontia. Tratamento de canais radiculares. Princípios
técnicos e biológicos. São Paulo: Artes Médicas; 2005.
39. Lifshitz J, Schilder H, Pameijer CH. Scanning electron microscope study of the
warm guta-percha technique. J Endod. 1983; 19(1): 17-24.
40. Linos A, Reichelt R, Keller U, Steinbüchel A. Gram-negative bacterium,
identified as Pseudomonas aeruginosa AL98, is a potent degrader of natural
rubber and synthetic cis-1,4-polyisoprene. FEMS Microbiology Letters.
2000(NÚMERO); 182: 155-61.
41. Lopes HP, Siqueira JR JF. Endodontia. Biologia e técnica. 2ª ed. Rio de
Janeiro: MEDSI Editora Médica e Científica; 2004. 42. Lucas EF, Soares BG, Monteiro E. Caracterização de polímeros.
Determinação de peso molecular e análise térmica. 1ª ed. São Paulo: E-
Papers; 2000.
Referências
83
43. Maniglia-Ferreira C, Silva Jr JBA, Paula RCM, Feitosa JPA, Cortez DGN, Zaia
AA, Souza-Filho FJ. Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition
and X-ray diffraction analysis. Braz Oral Res. 2005; 19(3): 193-7.
44. Maniglia-Ferreira C, Silva Jr JBA, Paula RCM, Feitosa JPA, Zaia, Ferraz CCR,
Gomes BPFA, Souza-Filho FJ. (2006) Degradation of trans-polyisoprene
overtime following the analysis of root fillings removed during conventional
retreatment. Int Endod J. 2007; 40(1): 25-30.
45. Marciano J, Michailesco PM. Dental guta-percha: chemical composition, X Ray
identification, enthalpic studies and clinical implications. J Endod. 1989; 15(4):
149-53.
46. Marlin J, Schilder H. Physical properties of guta-percha when subjected to heat
and vertical condensation. Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1973; 36(6): 872-
9.
47. Molven O, Halse A, Fristad I, Macdonald-Jankowski D. Periapical changes
following root-canal treatment observed 20-27 years postoperatively. Int Endod
J. 2002; 35(9): 784-90.
48. Moorer WR, Genet JM. Antibacterial activity of gutta-percha cones attributed to
the zinc oxide component. Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1982a; 53(5):
508-17.
49. Moorer WR, Genet JM. Evidence for antibacterial activity of endodontic gutta-
percha cones. Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1982b; 53(5): 503-7.
50. Moreno, A. Thermomechanically softened guta-percha root canal filling. J
Endod. 1977; 3(5): 186-8.
51. Morse DR. Endodontic microbiology in the 1970´s. Int Endod J. 1981; 14(2):
69-79.
52. Nair PNR. On the causes of persistent apical periodontitis: a review. Int Endod
J. 2006; 39(4): 249-81.
53. Nguyen NT. Obturação do sistema de canais radiculares. In: Cohen S, Burns
RC (ed). Caminhos da polpa. Tradução por Edson Jorge Lima Moreira. 6ª ed.
Rio de Janeiro: Guanabara; 1997. Cap. 8, p.216-270.
Referências
84
54. Nicholls E. Lateral radicular disease due lateral branching of the root canal.
Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1963; 16(7): 839-45.
55. Oliet S, Sorin SM. Effect of aging on the mechanical properties of hand-rolled
gutta-percha endodontics cones. Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1977;
43(6): 954-62.
56. Pecora JD, Ribeiro RG, Guerisoli DM, Barbizam JV, Marchesan MA. Influence
of the spatulation of two zinc oxide-eugenol-based sealers on the obturation of
lateral canals. Pesqui Odontol Bras. 2002; 12(2): 127-30.
57. Peters OA. Current challenges and concepts in the preparation of root canal
systems: a review. J Endod. 2004; 30(8): 559-67.
58. Peters LB, Wesselink PR, Moorer WR. The fate and the role of bacteria left in
root dentinal tubules. Int Endod J. 1995; 28(2): 95-9.
59. Pinheiro ET, Gomes BP, Ferraz CC, Teixeira FB, Zaia AA, Souza-Filho FJ.
Evaluation of root canal microorganisms isolated from teeth with endodontic
failure and their antimicrobial susceptibility. Oral Microbiol Immunol. 2003;
18(2): 100-3.
60. Ray HA, Trope M. Periapical status of endodontically treated teeth in relation to
the technical quality of the root filling and the coronal restoration. Int Endod J.
1995; 28(1): 12-8.
61. Reader CM, Himel VT, Germain LP, Michael HM. Effect of three obturation
techniques on the filling of lateral canals and main canal. J Endod. 1993; 19(8):
404-8.
62. Ribeiro FC. Distribuição das bactérias nas estruturas mineralizadas de
dentes com necrose pulpar e granuloma apical. Bauru: USP, 172p.
Dissertação (Mestrado), Faculdade de Odontologia de Bauru, 1997.
63. Rosa OPS, Torres SA, Ferreira CM, Ferreira FBA. In vitro effect of intracanal
medicaments on strict anaerobes by means of the broth dilution method.
Pesqui Odontol Bras. 2002; 16(1): 31-6.
64. Schilder H. Cleaning and shaping the root canal. Dent Clin North Amer. 1974;
18(2): 269-296.
Referências
85
65. Schilder H. Filling root canal in three dimension. Dent Clin North Amer. 1967;
11(8): 723-44.
66. Schilder H, Goodman A, Aldrich W. The thermomechanical properties of guta-
percha. III. Determination of the phase transition temperatures for guta-percha.
Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1974a; 38(1): 109-14.
67. Schilder H, Goodman A, Aldrich W. The thermomechanical properties of guta-
percha. I. The compressibility of guta-percha. Oral Surg Oral Med Oral Pathol.
1974b; 37(6): 946-53.
68. Sedgley CM, Lennan SL, Appelbe OK. Survival of Enterococcus faecalis in root
canals ex vivo. Int Endod J. 2006; 38(9): 775-88.
69. Silver GK, Love RM, Purton DG. Comparison of two vertical condensation
obturation techniques: Touch and Heat and System B. Int Endod J. 1999,
32(4): 287-95.
70. Sjögren U, Figdor D, Persson S, Sundqvist G. Influence of infection at the time
of root filling on the outcome of endodontic treatment of teeth with apical
periodontitis. Int Endod J. 1997; 30(5): 297-306.Sjögren U, Ohlin A, Sundqvist
G, Lerner UH. Gutta-percha-stimulated mouse macrophages release factors
that activate the bone resorptive system of mouse calvarial bone. Eur J Oral
Sci. 1998; 106(4): 872-81.
72. Sorin SM, Oliet S, Peralstein F. Rejuvenation of aged (brittle) endodontic gutta-
percha cones. J Endod. 1979; 5(8): 233-8.
73. Sundqvist G. Ecology of root canal flora. J Endod. 1992; 18(9): 427-30.
74. Tagger M. Use of thermo-mechanical compactors as an adjunct to lateral
condensation. Quint Int. 1984; 15(1): 27-30.
75. Takahashi K. Microbiological, pathological, inflammatory, immunological and
molecular biological aspects of periradicular disease. Int Endod J. 1998; 31(5):
311-25.
76. Torabinejad M, Handysides R, Khademi AA, Bakland LK. Clinical implications
of the smear layer in endodontics: a review. Oral Surg Oral Med Oral Pathol
Oral Radiol Endod. 2002; 94(6): 658-66.
Referências
86
77. Tronstad L, Asbjørnsen K, Døving L, Pedersen I, Eriksen HM. Influence of
coronal restorations on the apical health of endodontically treated teeth. Endod
Dent Traumatol. 2000; 16(5): 218-21.
78. Vianna ME, Horz HP, Gomes BPFA, Conrads G. In vivo evaluation of microbial
reduction after chemo-mechanical preparation of human root canals containing
necrotic pulp tissue. Int Endod J. 2006; 39(6): 484-92.
79. Vivacqua-Gomes N, Gurgel-Filho ED, Gomes BP, Ferraz CC, Zaia AA, Souza-
Filho FJ. Recovery of Enterococcus faecalis after single- or multiple-visit root
canal treatments carried out in infected teeth ex vivo. Int Endod J. 2005;
38(10): 697-704.
80. Weine FS. The enigma of the lateral canal. Dent Clin North Amer. 1984;
28(4): 833-52.
81. Weller NR, Kimbrough FW, Anderson RW. A comparison of thermoplastic
obturation techniques: adaptation of the canal walls. J Endod. 1997; 23(11):
703-6.
82. Wolfson EM, Seltzer S. Reaction of rat connective tissue to some gutta-percha
formulations. J Endod. 1975; 1(12): 395-402.
83. Wu M-K, Özok AR, Wesselink PR. Sealer distribution in root canals obturated
by three techniques. Int Endod J. 2000; 33(4): 340-5.
84. Wu MK, van der Sluis LW, Wesselink PR. A preliminary study of the percentage
of gutta-percha-filled area in the apical canal filled with vertically compacted
warm gutta-percha. Int Endod J. 2002; 35(6): 527-35.
85. Yee FS, Marlin J, Krakow AA, Gron P. Three dimensional obturation of the root
canal using injection-molded, thermoplasticized dental gutta-percha. J Endod.
1977; 3(5): 168-74.
86. Zaia AA, An in vitro evaluation of four materials as barriers to coronal
microleakage in root filled teeth. Int Endod J. 2002; 35(10): 729-34.
87. Zuolo ML, Imura Z. Endodontia para o clínico geral. São Paulo: Artes
Médica;1998.
Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química
87
APÊNDICE 1
METODOLOGIA DA SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES QUÍMICOS Separação de componentes e determinação da composição química
Esta metodologia foi utilizada para a execução do artigo (capítulo) 1,
abaixo intitulado, que compõe este trabalho.
Capítulo 1: Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition and X-ray
diffraction analysis
Material utilizado e procedimentos laboratoriais
Foram utilizados oito cones de guta-percha calibre médio (M), de cinco
diferentes marcas, disponíveis no mercado nacional utilizados para obturação de
canais radiculares. Os dados como marcas, datas de validade e números de lote
encontram-se disponíveis na tabela 2. Todo o material foi analisado antes das
datas de validade expirarem.
Tabela 2 - Marcas, origem, número de lote e validade dos cones de guta-percha
utilizados no estudo.
Guta-percha Origem Lote Validade
Konne Konne Ind. E Com. de Mat. Odontol., Belo Horizonte, MG, Brazil 01-05 Jan/2008
Tanari Tanariman Ind. Ltda, Macapuru, AM, Brazil 001003G Oct/2007
Endopoint Endopoints Indústria e Comércio Ltda, Paraíba do Sul, RJ, Brazil 005 Jan/2007
Odous Odous Industrial e Comercial Ltda, Belo Horizonte, MG, Brazil 09 May/2006
Dentsply 0.04 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 10701 Nov/2006
Dentsply 0.06 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 11106 Nov/2006
Dentsply TP Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 8799 Nov/2006
Dentsply FM Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 38679 Abr/2007
Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química
88
Todas as marcas foram submetidas ao processo de separação química
de seus componentes, determinando uma análise quantitativa. Outras três
análises para determinação dos componentes inorgânicos foram executadas:
Microanálise de raios-X por Espectroscopia de Energia Dispersiva, Análise por
Difração de Raios-X e Microanálise Elementar. Todos os procedimentos e análises
foram executados em triplicata.
Separação química dos componentes dos cones de guta-percha
Com o objetivo de separar os componentes químicos que compõem as
diferentes marcas de cones de guta-percha analisadas, foram seguidos os
procedimentos descritos por Gurgel-Filho et al. (2003) (figura 3): 3 gramas do
material foram dissolvidos em 20 mL de clorofórmio (Synth, Diadema, São Paulo,
Brazil) durante 24 horas sob agitação constante de 300 rpm. O tempo de
dissolução e agitação fazem-se necessários devido à baixa razão de dissolução
da guta-percha. Durante este procedimento o frasco foi envolvido por papel
alumínio, prevenindo a possível ocorrência de foto-oxidação dos componentes em
processo de separação (figuras 4 a 6).
A solução resultante foi centrifugada por 15 minutos a 600 rpm (Andreas
Hettich GmbH & Co., KG, Tuttlingen, Germany) (figura 7). Isto permitiu a
separação entre os componentes orgânicos (guta-percha, ceras/resinas),
dissolvidos em clorofórmio, dos inorgânicos (óxido de zinco e sulfatos metálicos),
suspensos na solução (figuras 8 e 9).
O polímero guta-percha, insolúvel em acetona (Synth, Diadema, São
Paulo, Brazil), foi coagulado adicionando-se este solvente à solução contendo os
componentes orgânicos dos cones de guta-percha, na proporção de 1:1 (figura
10). Após filtragem (Whatman no 1, Balston Limited, Inglaterra) e separação da
solução contendo ceras/resinas da guta-percha coagulada, todo o material foi
mantido em temperatura ambiente aguardando-se a secagem completa dos
solventes utilizados, uma vez que após secos, todos os componentes foram
Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química
89
pesados separadamente, sendo possível determinar a composição química dos
cones analisados (figuras 11 e 12).
Figura 3 - Figura esquemática do processo de separação dos componentes
químicos dos cones de guta-percha.
As frações orgânica (guta-percha e ceras/resinas) e inorgânicas
(Sulfatos e óxidos) foram determinadas utilizando-se os procedimentos descritos
por Friedman et al. (1977) modificados por Gurgel-Filho et al. (2003). A
quantificação de sulfato de bário foi feita através da porcentagem de enxofre
determinada através da microanálise elementar, utilizando-se a equação 1. A
quantificação do óxido de zinco foi feita utilizando-se a equação 2 quando houve
presença de enxofre, ou pela equação 3 quando o enxofre não estava presente. (1) BaSO4% = S% x (BaSO4 massa molar)/(S peso atômico) = S% x 7.28
(2) ZnO% = 100% - (guta-percha% + cera/resina% + BaSO4%)
(3) ZnO% = 100% - (guta-percha% + cera/resina%)
AMOSTRA (1,000 g)
FRAÇÃO INORGÂNICA
FRAÇÃO ORGÂNICA
Sulfatos metálicos Óxido de Zinco Guta-Percha Cera / Resina (após evaporação)
Dissolver em 10 mL de cloroformio Agitar por 12 horas Centrifugar a 6000 rpm por 15 min (repetir 3 vezes)
Microanálise elementar EDX Difração Raios-X
Adicionar 10 mL de acetona Centrifugar Filtragem
Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química
90
Microanálise de Raios-X por Espectrometria de Energia Dispersiva A análise qualitativa da presença de íons metálicos como o bário e zinco
nos cones utilizados, foi feita através da Microanálise de Raios-X por
Espectrometria de Energia Dispersiva. As amostras foram montadas em suportes
de alumínio (stubs), revestidas em carbono, acopladas ao interior do microscópio
eletrônico de varredura (MEV) (DSM-940A, Carl Ziess, Jena, Alemanha) com
sistema de ligação 3.34 série 300 com detector Si (Li), e analisadas em aumento
de 1000X.
Difração de Raios-X
A Difração de Raios-X (Philips MDR Pro, Eindhoven, Holanda), foi
utilizada para identificar a presença de compostos como o óxido de zinco e sulfato
de bário, além de outros sulfatos metálicos, quando necessário. Foi realizada com
um gerador de 40kV e 20mA, utilizando tudo de cobre. Cada espécime foi
analisado separadamente para se obter gráficos individualizados dos compostos
encontrados, como óxido de zinco e sulfato de bário.
Microanálise Elementar
A análise quantitativa dos elementos químicos carbono, hidrogênio,
nitrogênio e enxofre foi executada utilizando-se o equipamento CHNS/O Carlo
Erba microanalyser, modelo 1110 (Carlo Erba, Rodano, Itália), com detector de
condutividade térmica e tubo de combustão de cobre metálico. A temperatura de
combustão da amostra foi de 1000°C, sob atmosfera de O2. O gás de arraste foi o
Hélio e a coluna cromatográfica empacotada com sílica.
Análise estatística
Todos os dados foram analisados estatisticamente com auxílio do
programa SPSS 10.0 para windows (SPSS Inc., Chicago, Illinois, USA), onde o
teste indicado pelo software foi o Krukal-Wallis.
Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química
91
Figura 4 – Material obturador após pesagem, pronto para iniciar o processo de dissolução com uso de clorofórmio
Figura 5 – Frasco sob agitação, envolvido com papel alumínio para proteção da luz ambiente, evitando foto-oxidação dos componentes.
Figura 6 – Frascos contendo amostras após dissolução em clorofórmio, prontas para serem centrifugadas, promovendo a separação das porções orgânica e inorgânica. Note turgidez das soluções.
Figura 7 – Amostras dissolvidas em clorofórmio colocadas no interior de tubos de teflon (A) para a centrifugação (6000 rpm / 15 min) (B e C) e separação das porções orgânica e inorgânica das amostras. Esta separação ocorre por sedimentação.
A B C
Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química
92
Figura 9 – Frascos contendo apenas porções orgânicas das amostras após centrifugação (A). Note que as soluções se mostram límpidas em relação às soluções antes da centrifugação (B).
A B
Figura 8 – Frascos e tubos de teflon após separação das porções orgânica e inorgânica das amostras (A). Note que a porção inorgânica fica sedimentada no fundo do frasco de teflon, visualizadas externamente (B) e internamente (C).
A
B
C
Figura 10 – Processo de separação da guta-percha por aglutinação, adicionando-se acetona (A) e obtendo-se uma solução apenas com ceras e resinas dissolvidas (B).
A B
Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química
93
Figura 11 – Porção orgânica durante processo de filtragem (A) para separação dos componentes orgânicos guta-percha (filtro e frasco inicial) (B) e cera/resina (frasco após filtragem) (C).
A
B
C
BFigura 12 – Frascos cobertos colocados sobre a bancada para evaporação dos solventes e posterior pesagem e determinação do peso de cera/resina presente nas amostras (A). Porção inorgânica (B) separada pela centrifugação, de uma das amostras, após pesagem.
A B
94
Apêndice 2 – Resultados - Composição Química
95
APÊNDICE 2
RESULTADOS DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Os resultados contidos neste anexo são os obtidos e utilizados para a
confecção do artigo (capítulo) 1.
Capítulo 1: Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition and X-ray
diffraction analysis
RESULTADOS
Os resultados obtidos das análises químicas executadas, separando-se
as porções orgânica e inorgânica dos oito cones nacionais analisados, estão
demonstrados nas tabelas enumeradas de 3 a 6.
TABELA 3 – Média e desvio padrão (DP) das porcentagens dos pesos das
frações orgânica e inorgânica obtidas através do processo de separação química
dos cones de guta-percha.
Cone (marca) Fração Orgânica
(média±DP)
Fração Inorgânica
(média±DP)
Konne 20,1±0,30 79,9±0,10
Tanari 18,1±0,30 81,9±0,07
Endopoint 18,7±0,23 81,3±0,40
Odous 20,3±0,20 79,7±0,26
Dentsply 0.04 18,8±0,17 81,2±0,03
Dentsply 0.06 19,0±0,17 81,1±0,07
Dentsply TP 25,6±0,15 74,4±0,19
Dentsply FM 26,7±0,53 73,3±0,70
As presenças qualitativas do sulfato de bário e óxido de zinco foram
determinadas com auxílio da Difração de Raios-X. A análise através do EDX
Apêndice 2 – Resultados - Composição Química
96
demonstrou a presença de elementos como o bário, da mesma forma que o
enxofre não foi identificado nas marcas Konne, Tanari, Endopoint e Odous (tabela
4), indicando a ausência do sulfato de bário em suas composição (tabela 5).
Tabela 4 - Porcentagens médias dos componentes identificados nos cones de
guta-percha de acordo com a microanálise elementar.
Guta-percha Nitrogênio Carbono Hidrogênio Enxofre
Konne 0,23 18,12 2,54 0
Tanari 0,34 15,43 2,23 0
Endopoint 0,32 16,34 2,85 0
Odous 0,35 17,43 2,73 0
Dentsply 0.04 0,27 16,52 2,61 1,49
Dentsply 0.06 0,47 16,65 2,52 1,40
Dentsply TP 0,52 25,02 3,82 1,54
Dentsply FM 0,35 25,11 3,86 1,47
TABELA 5 – Composição química (%) dos cones nacionais de guta-percha
analisados.
Guta-percha Guta-percha
(média±SD)
Cera / Resina
(média±SD)
Sulfato de Bário
(média±SD)
Óxido de Zinco
(média±SD)
Konne 17,6±0,30 2,5±0,40 0 79,9±0,10
Tanari 15,2±0,30 2,9±0,13 0 81,9±0,07
Endopoint 16,7±0,23 2,0±0,37 0 81,3±0,40
Odous 18,8±0,20 1,5±0,13 0 79,7±0,26
Dentsply 0.04 15,7±0,17 3,1±0,20 3,3±0,2 77,9±0,03
Dentsply 0.06 16,6±0,17 2,4±0,10 2,8±0,6 78,2±0,07
Dentsply TP 21,6±0,15 4,0±0,36 4,7±0,3 69,8±0,19
Dentsply FM 16,3±0,53 10,4±0,11 1,4±0,0 72,6±0,70
Apêndice 2 – Resultados - Composição Química
97
Os cones Dentsply FM e Dentsply TP apresentaram frações orgânicas
superiores em relação aos demais analisados (p=0,0003). Analisando-se as
composições dos cones analisados, nota-se que o cone Dentsply FM apresentou
elevada porcentagem de ceras/resinas (10,4%) (p=0,0003), enquanto que o cone
Dentsply TP apresentou porcentagem superior de guta-percha (21,6%) (p=0,0003)
em relação aos demais cones analisados.
A presença de sulfato de bário somente foi possível de ser analisada
através do uso de difração de raios-X, gerando gráficos com picos específicos
para a presença de sulfatos metálicos, como indicado nas figuras 13A e 13B.
TABELA 6 – Comparação entre os resultados obtidos por diferentes autores em
estudos prévios.
Guta-percha Cera/Resina Porção Orgânica BaSO4 ZnO Porção Inorgânica Referências
18,9 – 21,8 1,0 – 4,1 22,7 – 23,8 1,1 – 17,3 59,1 – 75,3 75,3 – 76,9 Friedman et al.3 (1977)a
--- --- 17,7 – 45,7 3,2 – 31,2 36,6 – 74,6 54,3 – 82,3 Marciano, Michailesco6 (1989)b
14,5 – 20,4 1,2 – 3,1 15,7 – 22,4 0 – 11,4 66,5 – 84,3 77,6 – 84,3 Gurgel-Filho et al.5 (2003)c
15,2 – 21,6 1,5 – 10,4 18,1 – 26,7 0 – 4,7 69,8 – 81,9 73,3 – 81,9 Este trabalhod
a Cinco marcas estudadas (Premier, Mynol, Indian Head, Dent-O-Lux, Tempryte).; b Dez marcas estudadas (Hygienic, Mynol, Roeko, Detrey, Becht, Septodont, Medico-Dentaire, IFKER, SPAD, Endoset); c Cinco marcas estudadas (Analytic, Konne, Obtura, Tanari, Dentsply); d Oito cones nacionais, de 5 marcas, estudados (Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply TP
and Dentsply FM).
A Microanálise Elementar demonstrou a presença de carbono,
hidrogênio e nitrogênio em todos os espécimes. Esta análise quantificou estes
elementos, permitindo a determinação da composição final dos cones de guta-
percha, expostas na tabela 5, através da determinação da porcentagem de sulfato
de bário presente em cada amostra. A tabela 6 contém os dados obtidos neste
estudo e comparados com outros estudos que também tiveram como objetivo
analisar composições químicas de diferentes marcas de cones de guta-percha
(Friedman et al., 1977, Marciano, Michailesco, 1989, Gurgel-Filho et al., 2003).
Apesar da porcentagem de sulfato de bário do cone Dentsply TP ter sido superior
Apêndice 2 – Resultados - Composição Química
98
em relação aos demais, não houve diferença estatisticamente significante entre os
cones desta marca (p=0,6033). Esta elevada concentração, provavelmente, deve
ter sido utilizada pelo fabricante com a intenção de compensar a alta porcentagem
de guta-percha, em detrimento da diminuição da concentração de óxido de zinco,
mantendo uma condição clínica de radiopacidade adequada para o cone.
Vale salientar que elevadas porcentagens de porção inorgânica no cone
de guta-percha dificulta a execução de técnicas termoplastificadas, as quais,
através do uso do calor, tornam a guta-percha amolecida e passível de ser
condensada e melhor adaptada às paredes dos canais radiculares e reentrâncias
anatômicas. Por outro lado, as porcentagens de guta-percha e ceras/resinas, não
devem ser excedentes, pois desta forma dificulta muito a inserção e controle da
plastificação dos cones durante os procedimentos de obturação dos canais
radiculares.
Figura 13 – Gráficos gerados pela difração de raios-X, indicando a presença (A) e
ausência (B) de sulfato metálico (sulfato de bário) na composição dos cones
analisados.
Clinicamente é possível notar que cones que possuem de 16% a 19%
de guta-percha apresentam boa plasticidade e fácil manuseio, fato este que foi
0 10 20 30 40 50 60 70
0
500
1000
1500
2000
2500Dentsply 04ZnOBaSO 4
Inte
sida
de
2 θ graus
0 10 20 30 40 50 60 70
0
500
1000
1500
2000
2500Dentsply 04ZnOBaSO 4
Inte
sida
de
2 θ graus
0 10 20 30 40 50 60 70
0
500
1000
1500
2000
2500KonneZnOBaSO 4
Inte
sida
de
2 θ graus
0 10 20 30 40 50 60 70
0
500
1000
1500
2000
2500KonneZnOBaSO 4
Inte
sida
de
2 θ grausA B
Apêndice 2 – Resultados - Composição Química
99
constatado também durante a execução dos experimentos que se desenrolaram
no capítulo 3, que também compõe esta tese. E ainda, a porção orgânica do cone
deve ser sempre pautada na concentração de guta-percha, utilizando-se apenas o
mínimo necessário de ceras/resinas, uma vez que estas se degradam com maior
rapidez que o polímero guta-percha, podendo comprometer a longevidade do
tratamento endodôntico.
100
Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico
101
APÊNDICE 3
METODOLOGIA DA ANÁLISE DO COMPORTAMENTO TÉRMICO
Esta metodologia foi utilizada para a execução do artigo (capítulo) 2,
abaixo intitulado, que compõe este trabalho.
Capítulo 2: Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties
Material utilizado e procedimentos laboratoriais
Foram utilizados oito cones de guta-percha calibre médio (M), de cinco
diferentes marcas, disponíveis no mercado nacional utilizados para obturação de
canais radiculares. Os dados como marcas, validades e números dos lotes
encontram-se disponíveis na tabela 7. Todo o material foi analisado antes das
datas de validade expirarem.
Tabela 7 - Marcas, origem, número de lote e validade dos cones de guta-percha
utilizados no estudo.
Guta-percha Origem Lote Validade
Konne Konne Ind. E Com. de Mat. Odontol., Belo Horizonte, MG, Brazil 01-05 Jan/2008
Tanari Tanariman Ind. Ltda, Macapuru, AM, Brazil 001003G Oct/2007
Endopoint Endopoints Indústria e Comércio Ltda, Paraíba do Sul, RJ, Brazil 005 Jan/2007
Odous Odous Industrial e Comercial Ltda, Belo Horizonte, MG, Brazil 09 May/2006
Dentsply 0.04 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 10701 Nov/2006
Dentsply 0.06 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 11106 Nov/2006
Dentsply TP Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 8799 Nov/2006
Dentsply FM Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 38679 Abr/2007
Todos os cones foram submetidos a testes térmicos, Calorimetria
Diferencial de Varredura (DSC) e Análise Termogravimétrica (TGA), para análise
dos efeitos do aquecimento sobre o polímero guta-percha, bem como explorar a
ocorrência de picos endotérmicos, os quais correspondem às transformações
Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico
102
cristalinas do polímero guta-percha, o que é traduzido em transições de fases
(fase β para α e fase α para amorfa). Todos os testes foram executados em
triplicata.
Comportamentos Térmicos - Experimentos
As mensurações foram executadas com dois aparelhos de termo-
análise: Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) (Shimadzu DSC-50,
Shimadzu Corporation, Japão) (figura 14) e Análise Termogravimétrica (TGA)
(Shimadzu TGA-050, Shimadzu Corporation, Japan) (figura 15). As calibrações
dos aparelhos foram executadas com padrões de oxalato de cálcio. Para cada
material, amostras entre 40mg e 50mg foram analisadas, utilizando-se 25mg de
alumina como material de referência (Combe et al. 2001).
O princípio da análise térmica é mensurar a alteração física ocorrida
com o material durante seu aquecimento, como sua fusão ou cristalização
transacional, através da absorção ou geração de calor. A Calorimetria Diferencial
de Varredura é focada com o intuito de mensurar a energia de entalpia destas
transformações. As amostras foram submetidas a aquecimentos e resfriamentos
controlados por computador, mantendo sempre os padrões de alterações de
temperatura em todas as amostras de forma homogênea. Quando ocorre a
alteração física do material em teste (reação endotérmica ou exotérmica), o
aparelho iguala a temperatura do controle padrão para que possa ser possível
analisar o comportamento térmico da amostra em relação ao controle.
A análise é possível em função do aparato composto pelo aquecimento,
controle e sistema de captação de alterações, sendo que, de acordo com Schilder
et al. (1974), as temperaturas de transição da guta-percha pura ocorrem em
intervalos de 42º a 49ºC para a transição entre as fases β e α, e 53º a 59ºC para a
transição entre as fases α e amorfa.
Todas as amostras foram aquecidas, desde a temperatura ambiente
(23ºC) até 70ºC, na velocidade de 1ºC/min, e durante este processo os picos
endotérmicos foram analisados. Após alcançar a temperatura de 70ºC, as
Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico
103
amostras foram aquecidas rapidamente até a temperatura de 130ºC. Desta forma
então foram resfriadas rapidamente até a temperatura ambiente e o processo de
aquecimento lento (1ºC/min) até 70ºC foi repetido para se analisar novamente o
comportamento térmico das amostras, sendo mensurados novamente os picos
endotérmicos do polímero, gerando gráficos que traduzem este comportamento
térmico das amostras (figura 16). Simultaneamente a análise termogravimétrica foi
executada, com o intuito de se determinar a perda de massa do polímero (figura
17), caso ocorresse, durante os ciclos de aquecimento, como proposto por Combe
et al. (2001).
Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
A Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) é utilizada em estudos de
polímeros para a determinação das temperaturas (picos de isotermia) de transição
de fases cristalinas do polímero. No nosso caso do uso do polímero de guta-
percha, transições das fases β, α e amorfa. É um processo baseado no princípio
da mudança física ou química de uma substância promovido por uma variação de
temperatura controlada.
Os resultados das amostras foram disponibilizados em forma de gráficos
que mostram picos isotérmicos (temperatura constante), porém com aumento de
energia elétrica fornecida pelo equipamento, significando que está ocorrendo
mudanças químicas nas moléculas da amostra, pois está havendo consumo de
energia e a temperatura mantendo-se constante. A guta-percha natural apresenta
dois picos isotérmicos, sendo que no intervalo de 42 a 49ºC há um pico isotérmico,
indicando que esta está passando da fase β para a fase α, e um segundo pico que
ocorre no intervalo entre 52 e 59ºC, quando há a passagem da fase α para a
amorfa, quando inicia-se a degradação do polímero. Nos casos dos cones de
guta-percha, por apresentarem componentes inorgânicos associados à guta-
percha, há alterações nestas temperaturas de transição, porém o comportamento
térmico permanece, ocorrendo dois picos desde a fase β, passando pela fase α e
alcançando a fase amorfa.
Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico
104
Nossas amostras foram preparadas pesando-se 40mg, as quais foram
picotadas e maceradas com auxílio de pistilo antes de serem acondicionadas em
cadinho de alumínio para serem levadas no aparelho para serem analisadas.
Cada amostra foi aquecida a uma velocidade constante de 1ºC/minuto até atingir a
temperatura de 130ºC. Neste momento a amostra foi resfriada bruscamente com
auxílio de N2 para atingir a temperatura ambiente rapidamente. A partir de então o
processo foi reiniciado, porém com temperatura final de 70ºC. Desta forma foram
obtidas duas corridas de aquecimento para cada material. Os resultados
fornecidos em forma de gráficos (figura 16 A e B) mostram os picos isotérmicos
nos dois momentos (corridas) de aquecimento das amostras.
Análise Termogravimétrica (TGA)
A Análise Termogravimétrica (TGA) é definida como um processo
contínuo que envolve a medida da variação da massa de uma amostra em função
da temperatura (“varreção” de temperatura). As amostras foram aquecidas a uma
A
B
C Figura 14 – Aparelho de DSC (DSC-50) (A), display para controle dos ciclos térmicos (B) e
cadinho utilizado para acondicionamento das amostras (C).
Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico
105
velocidade de 5ºC/minuto, evitando-se o efeito velocidade de aquecimento.
Velocidades muito altas de aquecimento podem gerar curvas elevadas de
degradação do material. Isto mostra a importância de se fixar uma mesma
velocidade de aquecimento para analisar e comparar materiais distintos.
As amostras foram preparadas após o material ter sido pesado (40mg),
picotado e macerado com auxílio de gral e pistilo antes de ser acondicionado em
cadinho para ser levado no aparelho para análise. Neste experimento o gás de
arraste utilizado foi o N2, que é mais estável e não influência nos resultados do
teste, pois não reage com a amostra.
O resultado da amostra foi mostrado em forma de gráfico (figura 17)
cuja abscissa contém os registros de temperatura, e a ordenada o percentual de
massa perdido. O experimento executado neste estudo teve temperatura máxima
de 900ºC, sendo que a análise foi baseada na massa perdida na temperatura de
600ºC, pois nesta temperatura toda a porção orgânica já se encontra
A
B
CFigura 15 – Aparelho de TGA (TGA-50) (A), display para controle dos
ciclos térmicos (B) e cadinho utilizado para acondicionamento das
Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico
106
desintegrada. Assim sendo conseguiu-se quantificar com exatidão a porção dos
componentes inorgânicos dentro da composição de cada amostra.
30 35 40 45 50 55 60 65 70-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
0,3
0,6
61,1ºC
51,7ºC
mW
/mg
Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70
-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
0,3
0,6
61,1ºC
51,7ºC
mW
/mg
Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70
-1,5
-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
51,8ºC
mW
/mg
Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70
-1,5
-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
51,8ºC
mW
/mg
Temperatura (ºC)
A B
Figura 16- Gráficos obtidos para a análise do DSC da marca Konne, demonstrando os dois
picos endotérmicos (51.7ºC e 61.1ºC) (Figure 3-A), característica de polímero em fase β
(Konne). A figura 3-B demonstra apenas um pico endotérmico (51.8ºC) após reaquecimento.
0 200 400 600 800
75
80
85
90
95
100
79,71%
% m
assa
Temperatura (ºC)0 200 400 600 800
75
80
85
90
95
100
79,71%
% m
assa
Temperatura (ºC)
Figura 17 - Gráfico obtido para a análise do TGA da marca Konne,
demonstrando redução da massa para 79,71%, que corresponde à porção
inorgânica da composição química da amostra analisada.
Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico
107
Análise Estatística Os resultados coletados para cada amostra foram inseridos em uma
planilha e analisados estatisticamente (teste Kruskal-Wallis) com auxílio do
programa SPSS para Windows (SPSS Inc., Chicago, Illinois, EUA).
108
Apêndice 4 – Resultados - Comportamento Térmico
109
APÊNDICE 4
RESULTADOS DA ANÁLISE DO COMPORTAMENTO TÉRMICO
Os resultados contidos neste anexo são os obtidos e utilizados para a
confecção do artigo (capítulo) 2.
Capítulo 2: Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties
RESULTADOS
Os dados obtidos nos experimentos de comportamento térmicos dos
cones nacionais analisados encontram-se dispostos na tabela 8. Todas as marcas
analisadas apresentaram concordâncias de resultados para as amostras
replicadas. Picos endotérmicos típicos estão dispostos na figura 18. Os cones
Dentsply 0,04 e Dentsply 0,06 apresentaram apenas um único pico endotérmico
na primeira corrida da análise do DSC, demonstrando que estes materiais
mostram-se diferentes das demais amostras analisadas. Este fato caracteriza que
o polímero presente nestas amostras não demonstra característica de polímero
trans 1,4-polisopreno, ou então sofreu alterações irreversíveis durante o processo
de industrialização.
Esta alteração irreversível do polímero pode ser notada nas amostras
Konne, Tanari, Endopoint e Dentsply TP, onde na segunda corrida ocorreu apenas
um pico endotérmico, característica presente em polímero do tipo cis (borracha).
Caso tenham sido manufaturados com guta-percha (trans 1,4-polisopreno),
provavelmente estes cones tiveram a guta-percha transformada em fase amorfa, a
qual não é passível de reverter as alterações ocorridas nas ligações da cadeia de
carbono do polímero, alterando assim permanentemente suas características
poliméricas. Tornaram-se polímeros degradados. É importante atentar a este fato,
pois atualmente a busca pela qualidade da obturação preconiza técnicas de
obturação de canais radiculares que utilizam o calor para plastificar a guta-percha
e proporcionar melhor adaptação desta às irregularidades e reentrâncias do
Apêndice 4 – Resultados - Comportamento Térmico
110
sistema de canais radiculares. Caso estas técnicas forem executadas com fontes
de calor não controladas (lamparina), podem degradar a guta-percha,
comprometendo seu comportamento e estabilidade dimensional no interior do
canal radicular.
30 35 40 45 50 55 60 65 70-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
0,3
0,6
61,1ºC
51,7ºC
mW
/mg
Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70
-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
0,3
0,6
61,1ºC
51,7ºC
mW
/mg
Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70
-1,5
-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
51,8ºCm
W/m
g
Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70
-1,5
-1,2
-0,9
-0,6
-0,3
0,0
51,8ºCm
W/m
g
Temperatura (ºC)
A B
Figura 18- Gráficos obtidos para a análise do DSC da marca Konne, demonstrando os dois
picos endotérmicos (51.7ºC e 61.1ºC) (Figure 3-A), característica de polímero em fase β
(Konne). A figura 3-B demonstra apenas um pico endotérmico (51.8ºC) após reaquecimento.
0 200 400 600 800
75
80
85
90
95
100
79,71%
% m
assa
Temperatura (ºC)0 200 400 600 800
75
80
85
90
95
100
79,71%
% m
assa
Temperatura (ºC)
Figura 19 - Gráfico obtido para a análise do TGA da marca Konne,
demonstrando redução da massa para 79,71%, que corresponde à porção
inorgânica da composição química da amostra analisada.
Apêndice 4 – Resultados - Comportamento Térmico
111
TABELA 8 - Temperaturas (ºC) de ocorrência dos picos endotérmicos (DSC – 1a
corrida e 2a corrida) e remanescente inorgânico (% peso) após ciclos de
aquecimento (TGA).
DSC (1a corrida) DSC (2a corrida) Guta-percha (cones) Pico 1 Pico 2 Pico 1 Pico 2
TGA
Guta-percha pura 51,5 62,1 50,9 61,1 ---
Konne 51,7 61,1 51,8 --- 79,7±0,10
Tanari 50,7 59,9 51,3 --- 81,5±0,20
Endopoint 51,5 60,5 60,8 --- 79,8±0,20
Odous 51,3 60,9 51,6 60,3 81,1±0,30
Dentsply 04 --- 62,3 --- 61,8 79,9±0,20
Dentsply 06 --- 61,7 --- 61,7 81,6±0,10
Dentsply TP 48,6 61,0 50,0 --- 72,7±0,30
Dentsply FM 55,7 60,0 50,0 60,2 73,7±0,20
A análise termogravimétrica (TGA) (figura 19) permitiu a determinação
das porcentagens de peso das porções orgânica e inorgânica dos cones de guta-
percha analisados. Os cones Dentsply TP e FM apresentaram quantidades
inferiores de porção inorgânica em relação aos demais cones analisados (p<0,01).
112
Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha
113
APÊNDICE 5
METODOLOGIA DA ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DA GUTA-PERCHA
Esta metodologia foi utilizada para a execução dos artigos (capítulos) 3
e 4, abaixo intitulados, que compõem este trabalho.
Capítulo 3: Degradation of gutta-percha by different thermoplastic obturation
techniques
Capítulo 4: Degradation of trans-polyisoprene overtime following the analysis of
root fillings removed during conventional retreatment
MATERIAL E MÉTODOS
Estes estudos tiveram como objetivos analisar a degradação do
polímero guta-percha após aquecimento durante a execução de diferentes
técnicas de obturação (Capítulo 3) e com o tempo após tratamento endodôntico
(Capítulo 4). Os métodos de análise do polímero foram iguais para ambos os
estudos, o que permitiu a união de ambos neste mesmo anexo. As diferenças
entre as características das amostras utilizadas encontram-se descritas abaixo.
Vale ressaltar que os projetos destes estudos foram encaminhados ao Comitê de
Ética da Universidade de Fortaleza, o qual aprovou ambos os protocolos de
estudo.
Capítulo 3 – ESTUDO LABORATORIAL (IN VITRO)
Obtenção e seleção dos espécimes
O estudo foi realizado com a utilização de vinte e sete (27) dentes
unirradiculados naturais que foram extraídos e armazenados em solução
fisiológica até o momento em que foram utilizados.
Todos os dentes tiveram suas extrações corretamente indicadas por
terapêutica de doença periodontal agressiva com grande perda de inserção
Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha
114
clínica, ou por motivos de razão ortodôntica, ou por motivos de razão protética,
cujos históricos circunstanciados fazem parte dos prontuários dos pacientes de
quem se originam, de acordo com o conteúdo presente no anexo de carta de
doação de dentes.
Preparo dos espécimes
Os procedimentos de limpeza e modelagem dos espécimes foram
baseados nos princípios da técnica coroa-ápice, descritos por De Deus (1992),
onde os terços cervical e médio foram preparados com uso de brocas de Gates-
Glidden de forma decrescente (GG#6, GG#5, GG#4, GG#3 e GG#2), respeitando-
se os comprimentos dos dentes. Previamente ao início do trabalho com as brocas
de Gates-Glidden, todos os espécimes tiveram seus canais explorados e a
patência foraminal determinada com lima Kerr #15 (Dentsply-Maillefer, Ballaigues,
Suíça).
O comprimento de trabalho foi determinado recuando-se 1mm do
comprimento radicular, os quais foram determinados no momento da patência,
quando ultrapassou-se o forame. Desta forma o comprimento foi recuado até que
a lima estivesse totalmente contida no interior do canal radicular.
O preparo apical foi executado com limas Flexofile (Dentsply-Maillefer,
Ballaigues, Suíça) e Tipo K 2ª série (Dentsply-Maillefer, Ballaigues, Suíça). Todos
os espécimes tiveram seus preparos apicais padronizados com o instrumento
apical K #45.
Os procedimentos de irrigação foram padronizados com a utilização de
5ml de Hipoclorito de Sódio 1% (Biodinâmica, São Paulo, Brasil) a cada troca de
instrumento. A irrigação em todos os grupos foi executada com auxílio de seringa
descartável (5ml) associada à agulha BD (20 X 0,55mm). Todos os canais foram
submetidos à ação química auxiliar do EDTA preenchendo o canal (cavidade
pulpar inundada) durante 4 minutos antes da lavagem final com hipoclorito de
sódio e secagem com cones de papel.
Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha
115
Grupos de Estudo Os grupos de estudo foram formados por diferentes técnicas de
obturação que fazem uso do calor para plastificar a guta-percha (tabela 9).
Em algumas técnicas, como o Thermafil, Obtura II, Obtura flow e
Microseal microflow, a guta-percha é inserida no interior do canal radicular após
ser aquecida em aquecedores apropriados, fornecidos pelas empresas que
desenvolveram cada uma das técnicas. As demais técnicas utilizadas
(Compressão hidráulica, Híbrida de Tagger, Onda de Condensação, Schilder e
Microseal cones) submetem a guta-percha ao calor quando já estão inseridas em
forma de cones no interior do canal radicular. Este aquecimento pode ser efetuado
através de: i) condensadores aquecidos em lamparina (Compressão Vertical); ii)
fonte de calor controlado (Onda de Condensação – System B 180oC); iii)
compactadores de guta-percha acionados no micro-motor elétrico Endo-plus
(Driller, São José do Rio Preto, Brasil) girando a 6000 rpm (Híbrida de Tagger e
Microseal cones).
O fato de algumas técnicas aplicarem o calor ao polímero antes deste
ser inserido no interior do canal radicular dispensa o uso de dentes
instrumentados para a análise de sua degradação após o aquecimento. Desta
forma, para estas técnicas (Thermafil, Obtura II, Obtura flow e Microseal
microflow), o material para análise foi colhido diretamente dos dispositivos de
aquecimento dos mesmos.
As demais técnicas, que exigem a inserção da guta-percha em forma de
cones no interior do canal radicular, para então serem submetidas ao calor,
necessitaram desta forma de dentes extraídos para sua execução. Uma vez que
todos os procedimentos devem ser executados em triplicata para análise química
da degradação, e que são 4 técnicas a serem analisadas, com duas marcas de
cones de guta-percha (Dentsply TP e Konne), assim sendo foram necessários 24
dentes, somados aos 3 necessários para a execução da técnica Microseal cone,
geraram um total de 27 dentes para a execução total dos procedimentos
laboratoriais.
Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha
116
Para todos os grupos, uma porção da guta-percha, antes de ser
submetida ao calor, foi analisada, para que desta forma seja possível a
comparação com a mesma após ser submetida ao calor, de acordo com cada
técnica analisada (tabela 10).
A execução de cada técnica foi desenvolvida de acordo com as
orientações adequadas encontradas nas literaturas pertinentes e nas orientações
fornecidas pelos fabricantes.
Tabela 9 - Grupos de estudo e fabricantes dos materiais obturadores (guta-
percha) de cada técnica de obturação a ser analisada.
Grupos Técnicas Guta-percha Validade
I TC (3 seg.) Konne Jan/2008
II TC (3 seg.) Dentsply TP Nov/2008
III TC (10 seg.) Konne Jan/2008
IV TC (10 seg.) Dentsply TP Nov/2008
V OC Konne Jan/2008
VI OC Dentsply TP Nov/2008
VII CV Konne Jan/2008
VIII CV Dentsply TP Nov/2008
IX MC Microseal Ago/2007
X Microflow Microseal Set/2007
XI Obtura Obtura Jul/2007
XII Obtura flow Obtura Set/2007
XIII Thermafil Thermafil Out/2007 *TC: termocompactação; OC: onda de condensação; CV: compressão vertical; MC: Microseal cone
Material a ser analisado Após a guta-percha ser submetida ao calor, de acordo com cada grupo
e técnica utilizada, a remoção do material obturador do interior dos canais
radiculares foi feita utilizando-se limas Hedströem (Dentsply-Maillefer, Ballaigues,
Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha
117
Suíça), com movimentos de rotação e tração, sem auxílio de solventes ou outra
substância química de qualquer origem. O material colhido de cada canal radicular
foi enviado ao laboratório de polímeros da Disciplina de Química Orgânica e
Inorgânica (UFC) apenas com numeração, sem identificações da técnica utilizada.
Foram colhidas 3 amostras para cada técnica. Para as análises
químicas foram necessárias massas variando entre 5 e 20 mg, onde a degradação
do material foi analisada utilizando-se das seguintes metodologias:
• Cromotografia de Permeação em Gel (GPC): análise da curva do GPC,
picos da massa molar picos indicando a homogeneidade e grau de
degradação da cadeia de carbono do polímero, determinando a presença
de cadeias menores;
• Espectroscopia em infra-vermelho (FT-IR): analisa a integridade das
ligações duplas das cadeias de carbono, fator que indica a ocorrência de
oxidação/degradação do polímero, determina a ocorrência de produtos de
degradação como peróxidos, cetonas, álcoois e produtos voláteis.
Capítulo 4 - ESTUDO CLÍNICO (IN VIVO)
Amostras
Foram selecionados trinta e seis pacientes, com dentes apresentando
ou não lesões periapicais, com indicações protéticas de retratamento endodôntico,
que fazia parte do banco de pacientes atendidos no Curso de Odontologia da
Universidade de Fortaleza (UNIFOR), CE, Brasil. Detalhes sobre histórias médica
e dental foram obtidos diretamente com os pacientes. O projeto deste estudo in
vivo foi encaminhado ao Comitê de Ética da Universidade de Fortaleza, o qual
aprovou o protocolo de estudo.
Dentes que apresentavam restaurações coronárias deficientes
(restaurações permanentes com sinais radiográficos de infiltração, cáries
recorrentes ou margens deficientes) foram excluídos (Tronstad et al. 2000). Os
materiais obturadores dos elementos dentais selecionados, tratados entre 2 e 30
anos foram removidos e enviados para análise. Dados sobre o tempo de
Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha
118
tratamento foram obtidos diretamente com os pacientes, durante a anamnese e
execução da história dental.
Colheita do material obturador
Após remoção das restaurações coronárias, os canais foram
localizados e então se procedeu o isolamento absoluto com auxílio de lençol de
borracha e grampo, sendo que este campo operatório foi desinfetado com solução
aquosa de clorexidina 2%. A remoção do material obturador foi executada com
auxílio de limas tipo Hedströem (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suiça) sem auxílio
de solvente.
Três casos clínicos para cada idade de análise e característica
periapical foram selecionados, com objetivo de se executar os procedimentos em
triplicata. Os valores finais para o GPC e FT-IR foram analisados e as médias
obtidas comparadas para os diferentes tempos de tratamento e condições
periapicais. Vale ressaltar que os valores obtidos, para as diferentes idades e
condições periapicais, mostraram-se muito próximos, indicando a coerência da
metodologia utilizada e resultados obtidos.
ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DO POLÍMERO Processamento das amostras
Após colheita dos materiais obturadores e obtenção das amostras (in
vitro e in vivo), as mesmas foram então submetidas à dissolução em clorofórmio
(Synth, Diadema, São Paulo, Brasil) por 24 horas em temperatura de 28oC. Após
isto a mistura foi submetida a um filtro de algodão com o objetivo de separar a
porção inorgânica (não solubilizada) do material obturador.
A solução obtida, após filtragem, foi centrifugada (Andreas Hettich
GmbH & Co., KG, Tuttlingen, Alemanha) a 6000 rpm por 10 minutos para separar
pequenas partículas sólidas remanescentes do processo de filtragem, e desta
forma obter uma solução clara e livre de partículas inorgânicas.
Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha
119
A Cromatografia de Permeação em Gel (GPC) e a Espectroscopia em
Infra-Vermelho (FT-IR) foram utilizados para analisar o material obtido. O grupo
controle foi obtido através da dissolução de guta-percha pura, a qual foi
precipitada em metanol, preconizado para estes tipos de análises em polímeros
(Brandrup et al. 1999). Este material foi gentilmente cedido pela empresa
Tanariman (Tanariman Industrial Ltda, Manaus, Amazonas, Brasil). Os valores
obtidos para o polímero puro foram assimilados como valores sem sofrerem
nenhuma degradação, pois não haviam sido submetidos a qualquer manipulação
industrial.
Todos os procedimentos foram executados em triplicata. Os valores
finais para o GPC e FT-IR foram analisados e as médias obtidas comparadas para
as diferentes técnicas de obturação, tempos de tratamento e condições
periapicais. Vale ressaltar que os valores obtidos em triplicata mostraram-se muito
próximos, indicando a coerência da metodologia utilizada e resultados obtidos.
Cromatografia de Permeação em Gel (GPC)
O estudo de cromatografia é baseado no uso do sistema HPLC com
cromatografia líquida (LC-10AD) com detector de índice de refração (RID-6A),
ambos com origem japonesa (Shimadzu Co., Tokyo, Japan). O sistema inclui uma
pré-coluna e outras duas colunas Phenomenex (Linear/Mistura 5 e 5U). O tolueno
(Synth, Diadema, São Paulo, Brasil) foi empregado como eluente, numa razão de
eluição de 1mL/min. a 25oC. Todas as soluções contendo as amostras foram
filtradas em membranas PTFE (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, Missouri, EUA). O
instrumento foi calibrado com padrões de poliestireno (Shodex-Showa, Orlando,
Florida, EUA), utilizados para análises de polímeros, com massa molar, Mw,
variando de 1,13 x 103 a 2,15 x 106 g/mol.
GPC é um método utilizado para a determinação do peso molecular de
polímeros. Ele utiliza um tipo especial de cromatografia líquida para separar
moléculas, de acordo com seus pesos moleculares (Elias 1997).
Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha
120
Espectroscopia em Infra-Vermelho (FT-IR)
Os espectros FT-IR dos filmes de guta-percha foram registrados em um
espectroscópio Shimadzu modelo 8300 (Shimadzu Co., Tokyo, Japan), que
alcança de 4000cm-1 a 400cm-1. Estes filmes foram preparados através de
sucessivas deposições de camadas dos polímeros dissolvidos e posterior
evaporação do solvente. A análise foi feita em CHCl3 com abertura para KBr. O
grupo controle teve o polímero aquecido a 140oC em diferentes períodos de tempo
e condições de oxidação térmica. As amostras foram então estudadas em
espectroscopia FT-IR.
Grupos químicos foram identificados pela espectroscopia FT-IR, a qual
é uma análise baseada na vibração e rotação nas ligações moleculares (Pavia et
al. 1996). Através desta análise foi possível identificar grupos carboxílicos e
hidroxilas, característicos de materiais que se mostram em processo de oxidação:
(a) 3400-3420 cm-1 atribuída à formação de OH; (b) 1715-1737 cm-1, formação de
ligações C=O; e (c) 797-881 cm-1, atribuído à ligações =C-H, característica do
polímero trans 1,4-poliisopreno.
Análise Estatística Os resultados coletados para cada amostra foram inseridos em uma
planilha e posteriormente analisados estatisticamente com auxílio do programa
SPSS para Windows (SPSS Inc., Chicago, Illinois, EUA), utilizando-se o teste
Kruskal-Wallis.
Apêndice 6 – Resultados - Degradação X Técnicas de Obturação
121
APÊNDICE 6
RESULTADOS DA ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DA GUTA-PERCHA EM RELAÇÃO AO TIPO DE TÉCNICA DE OBTURAÇÃO UTILIZADA
Os resultados contidos neste anexo são os obtidos e utilizados para a
confecção do artigo (capítulo) 3.
Capítulo 5: Degradation of gutta-percha by different thermoplastic obturation
techniques. A preliminary study
RESULTADOS
Os resultados obtidos através da espectroscopia FT-IR (Figura 20) e
GPC (pico de massa molar e volume de eluição) para as amostras obtidas do
interior dos canais radiculares estão dispostos na tabela 10. A curva do GPC do
grupo controle mostrou-se unimodal, com pico máximo em 13,6mL,
correspondendo ao pico de massa molar (Mpk) de 6,2 X 105 g/mol, em acordo com
os valores reportados na literatura, variando dentro da grandeza de 105 g/mol
(Sawada 1987). A diminuição da massa molar indica degradação do polímero, que
ocorre através da quebra das ligações do poliisopreno (tabela 10), sendo que
quanto mais degradado está o polímero, maior o volume de eluição.
Os valores obtidos (GPC e FT-IR) para o polímero guta-percha, antes e
após o uso das diferentes técnicas de obturação analisadas, encontram-se
dispostos na tabela 10. Os resultados foram analisados estatisticamente,
podendo-se observar diminuição da massa molar e produção de grupos
carboxílicos e hidroxilas no polímero após uso das técnicas TC (10 seg.) e CV,
p=0,0001 e p=0,0005, respectivamente, para as duas marcas de guta-percha. As
demais técnicas mostraram-se seguras em relação aos controles (p>0,05).
Apêndice 6 – Resultados - Degradação X Técnicas de Obturação
122
Tabela 10 – Resultados das análises FT-IR e GPC obtidos do poliisopreno
colhidos do interior de canais radiculares obturados com diferentes técnicas
termoplastificadas de obturação.
Resultados GPC: Mpk e volume de eluição Grupos Técnicas GP
Mpk (controle) Mpk (após) Eluição
I TC (3 seg.) Konne 6,2 X 105 6,1 X 105 13,67
II TC (3 seg.) TP 5,5 x 105 4,5 X 105 13,89
III TC (10 seg.) Konne 6,2 X 105 1,7 X 104 19,34
IV TC (10 seg.) TP 5,5 x 105 1,3 X 104 19,79
V OC Konne 6,2 X 105 5,3 X 105 13,66
VI OC TP 5,5 x 105 2,9 X 105 13,83
VII CV Konne 6,2 X 105 3,5 X 104 20,33
VIII CV TP 5,5 x 105 3,9 X 104 20,09
IX MC Microseal 1,7 X 105 1,5 X 105 13,56
X Microflow Microseal 1,3 X 105 1,1 X 105 13,67
XI Obtura Obtura 4,8 X 105 4,3 X 105 13,56
XII Obtura flow Obtura 2,2 X 105 2,0 X 105 13,45
XIII Thermafil Thermafil 1,9 X 105 1,5 X 105 13,61 * Mpk corresponde ao pico de massa molar do poliisopreno
Estes resultados apresentam importante valor clínico, permitindo ao
Cirurgião-Dentista ter conhecimento que a execução de técnicas de obturação de
canais radiculares termoplastificadas deve ser feita com uso de fontes de calor
controladas, prevenido a degradação da guta-percha de forma precoce. Caso isto
ocorra, a formação de espaços vazios devido à perda de massa molar permitirá a
colonização da cavidade pulpar, culminando com o insucesso clínico.
Apêndice 6 – Resultados - Degradação X Técnicas de Obturação
123
Figura 20 - Calor alterando a
cadeia do polímero guta-
percha e gerando formação de
produtos de degradação
(Peróxidos: OH; e Cetonas:
C=O), identificados pelos picos
(a. b, c) do FT-IR, após uso de
diferentes técnicas de
obturação dos canais
radiculares.
124
Apêndice 7 – Resultados - Degradação X Tempo
125
APÊNDICE 7
RESULTADOS DA ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DA GUTA-PERCHA EM FUNÇÃO DO TEMPO DE TRATAMENTO
Os resultados contidos neste anexo são os obtidos e utilizados para a
confecção do artigo (capítulo) 4.
Capítulo 4: Degradation of trans-polyisoprene overtime following the analysis of
root fillings removed during conventional retreatment.
RESULTADOS
Os resultados obtidos através da espectroscopia FT-IR (Figura 21) e
GPC (pico de massa molar e volume de eluição) para as amostras obtidas do
interior dos canais radiculares estão dispostos na tabela 11. A curva do GPC do
grupo controle mostrou-se unimodal, com pico máximo em 14,5mL,
correspondendo ao pico de massa molar (Mpk) de 5,7 X 105 g/mol, em acordo com
os valores reportados na literatura, variando de 1,0 x 105 a 2,5 x 105 g/mol
(Sawada 1987). A diminuição da massa molar indica degradação do polímero, que
ocorre através da quebra das ligações do poliisopreno (tabela 11), sendo que
quanto mais degradado está o polímero, maior o volume de eluição.
Os valores obtidos (GPC e FT-IR) para os diferentes períodos de
tratamento, comparados com o grupo controle, demonstraram que ocorre uma
significante perda de massa após 15 anos (p=0.0146) de tratamento em dentes
que não apresentavam presença de lesões periapicais. Entretanto, em dentes
associados à lesões periapicais, o tempo de ocorrência de perda significativa de
massa molar do material obturador foi reduzido para 5 anos (p=0,0009). Este
processo traduz-se através de significante decréscimo de ligações C=C e aumento
da formação de OH e C=O, confirmando o processo de degradação do
poliisopreno, ocorrendo formação de produtos voláteis, consequentemente
Apêndice 7 – Resultados - Degradação X Tempo
126
ocasionando em perda de massa do polímero durante seu processo de
degradação.
Tabela 11 – Resultados das análises FT-IR e GPC obtidos do poliisopreno obtidos
de amostras extraídas de materiais obturadores após diferentes períodos de
obturação dos canais radiculares.
GPC Espectroscopia FT-IR Idade (anos)
Volume de
Eluição (mL)
a Mpk x 10-5
(g/mol)
Formação de
OH
Formação de
C=O
Médias
Controle 14.5 5.7 1 5 3.0
5 14.6 5.2 7 13 10.0
10 14.8 4.5 18 15 16.5
15 16.1 3.8 30 25 27.5
20 17.0 3.6 33 28 30.5
30 18.7 1.7 50 33 41.5
5* 17.8 2.6 36 31 33.5
10* 21.7 0.46 79 62 70.5 a Mpk corresponde ao pico de massa molar do poliisopreno * Presença de lesão periapical (infecção intracanal)
Estes resultados apresentam importante valor clínico, permitindo ao
Cirurgião-Dentista ter conhecimento que, após 15 anos da execução de um
tratamento endodôntico, mesmo que em condições clínicas ideais de limpeza,
modelagem e obturação, pode ocorrer a formação de lesões periapicais,
normalmente assintomáticas, tornando o caso em um insucesso clínico. Isto se
deve à perda de massa da guta-percha, como citado acima, e conseqüente
formação de espaços vazios no interior do sistema de canais radiculares, que são
passíveis de serem colonizados por bactérias que alcancem e se adaptem a este
ambiente.
Apêndice 7 – Resultados - Degradação X Tempo
127
E ainda, a degradação do material obturador pode permitir a saída de
partículas do mesmo para a região periapical, tornando-se um agente irritante aos
tecidos periapicais, fato este que é apontado como uma das causas de insucesso
endodôntico por Nair (2006). As possíveis vias de contaminação deste espaço
vazio formado podem ser provenientes de comprometimento do selamento apical,
infiltração apical, ou por infiltração cervical, através infiltrações marginais de
restaurações que passam despercebidas ao clínico.
A infecção remanescente no interior do canal radicular também deve ser
levada em consideração, uma vez que o polímero cis 1,4-poliisopreno é
Figura 21 - Espectros FT-IR do
polímero trans-polisopreno não
envelhecido e dos polímeros
extraídos de cones presentes no
interior de canais radiculares
tratados após diferentes períodos de
tempo (0, 5, 10, 15, 20 e 30 anos,
sem lesão periapica, e 5 e 10 anos
com lesão periapical). Picos a, b e c
indicando a formação de produtos de
degradação: peróxidos (OH),
cetonas (C=O) e presença de
polímero cis, respectivamente.
Apêndice 7 – Resultados - Degradação X Tempo
128
degradado por espécies bacterianas como Pseudomonas aeruginosa e
Streptomyces sp (Linos et al., 2000; Bode et al., 2001; Rose et al., 2005) e por
algumas enzimas (Sato et al. 2003), o que nos faz acreditar que estes mesmos
agentes podem degradar o polímero trans 1,4-poliisopreno, uma vez que ambos
são constituídos por cadeias de carbono muito semelhantes.
Note na figura 21, como é nítida a evolução e aumento da curva (a), que
é atribuída à formação de OH, um dos indícios da ocorrência de degradação
polimérica. Os demais pontos analisados (b) e (c), indicados no gráfico da figura
21, apesar de não apresentarem nitidez visual da evolução da curva, os valores
fornecidos pelo aparelho mensurador, também torna claro a presença do processo
de degradação da guta-percha.
Anexo 1 – Comitê de Ética – Capítulo 3
129
ANEXO 1
Anexo 2 – Comitê de Ética – Capítulo 4
130
ANEXO 2
Anexo 3 – Carta de doação de dentes
131
ANEXO 3
CARTA DE DOAÇÃO DE DENTES
Prof. Eliardo Silveira Santos, Cirurgião-Dentista, inscrito no CRO-CE
sob o no. 1111 com consultório na Rua Silva Paulet, no 969, Fortaleza, Ceará, vem
por meio e na melhor forma de direito DOAR para o CD Cláudio Maniglia Ferreira
CRO-CE (3725), para fins da pesquisa “Análise da degradação do polímero guta-percha após obturação de canais radiculares utilizando-se diferentes técnicas termoplastificadas”, 27 (vinte e sete) dentes unirradiculares,
declarando, sob as penas da lei, que os dentes objeto da presente doação foram
extraídos por correta indicação terapêutica de doença periodontal agressiva com
grande perda de inserção clínica, ou por motivos de razão ortodôntica, ou por
motivos de razão protética, cujos históricos circunstanciados fazem parte dos
prontuários dos pacientes de quem se originam, e que se encontram arquivados
sob a minha responsabilidade.
Data: 30 de março de 2006.
Assinatura:__________________________________
Anexo 4 – Declaração – Tese em formato alternativo
132
ANEXO 4
DECLARAÇÃO
As cópias de artigos de minha autoria ou de minha co-autoria, já
publicados ou submetidos à publicação em revistas científicas ou anais de
congressos sujeitos a arbitragem, que constam da minha Tese de Doutorado,
intitulada “Estudos da composição química, comportamento térmico e degradação
do polímero guta-percha”, não infringem os dispositivos da Lei no 9.610/98, nem o
direito autoral de qualquer editora.
Piracicaba, 22 de maio de 2007.
Cláudio Maniglia Ferreira
RG: 17617578-7
Francisco José de Souza Filho (orientador)
RG: 4849903-1